(57)【要約】【課題】照明機器による照度を照度測定装置での目標照度に近づけるように制御する際に、照明機器に対する照度測定装置の距離的位置関係を、全体的に判断して、制御精度の向上を図る照明システムを提供する。【解決手段】複数の照明機器３、その消費電力を計測する電力計６、照度測定装置５、各照明機器の光度を制御する照明制御装置４、及びこれら各機器との間でデータの受け渡しを行うネットワーク回線７を具備すると共に、照度測定装置の測定照度に影響を与える照明機器に対して、測定照度が目標照度に近づくように、その光度を制御するようにした照明システムであって、照明制御装置４を１台配置すると共に、測定照度に影響を与える照明機器を判断する指標として、所定の光度生成範囲内で変化されて照明機器に与えられる発光光度の変化量および照度測定装置にて測定される測定照度の変化量に基づき演算される回帰係数を用いるようにしたもの。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の照明機器、これら各照明機器にて消費される消費電力を計測する電力計、上記照明機器による照度を測定し得る照度測定装置、上記各照明機器の発光光度を制御する照明制御装置、並びにこの照明制御装置と上記照度測定装置および上記電力計との間でデータの受け渡しを行い得るデータ通信手段を具備するとともに、
上記照明制御装置にて、複数の照明機器の影響下に位置する照度測定装置からの測定照度および目標照度に基づき、少なくとも、当該照度測定装置の測定照度に影響を与える照明機器に対して、測定照度が目標照度に近づくように、その発光光度を制御するようにした照明システムであって、
上記各照明機器の発光光度を制御する照明制御装置を１台配置するとともに、
上記測定照度に影響を与える照明機器を判断する指標として、所定の光度生成範囲内で変化されて照明機器に与えられる発光光度の変化量および照度測定装置にて測定される測定照度の変化量に基づき演算される回帰係数を用いるようにしたことを特徴とする照明システム。
【請求項２】
回帰係数を、照度測定装置での照度変化量を観測値とするとともに各照明機器での光度変化量を説明変数とする重回帰式を少なくとも照明機器の個数分用いてなる連立方程式の解として求めるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
回帰係数を、照度測定装置での照度変化量を観測値とするとともに各照明機器での光度変化量を説明変数とする重回帰式に最小二乗法を適用して求めるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
【請求項４】
照明制御装置に、
予め設定された複数の光度生成範囲のうち、所定の光度生成範囲内で変化される発光光度の変化量およびそれに対応して得られる測定照度の変化量に基づき各照明機器が照度測定装置の測定照度に与える影響度合いを判断するための回帰係数を演算する回帰係数演算手段と、
この回帰係数演算手段で求められた回帰係数および目標照度に対する測定照度の偏差に基づき、各照明機器毎に次の発光光度を生成するための上記所定の光度生成範囲を選択する光度生成範囲選択手段と、
この光度生成範囲選択手段で選択された光度生成範囲内で変化される光度値でもって発光光度を生成する光度生成手段と、
この光度生成手段にて生成された発光光度、この発光光度での発光による測定照度、および照明機器の消費電力に基づき、当該生成された発光光度の良否を評価するための評価値を演算する評価値演算手段とを具備させ、
且つ回帰係数演算手段においては、
回帰係数を、照度測定装置での照度変化量を観測値とするとともに各照明機器での光度変化量を説明変数とする重回帰式を少なくとも照明機器の個数分用いてなる連立方程式の解として求めるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
【請求項５】
照明制御装置に、
予め設定された複数の光度生成範囲のうち、所定の光度生成範囲内で変化される発光光度の変化量およびそれに対応して得られる測定照度の変化量に基づき各照明機器が照度測定装置の測定照度に与える影響度合いを判断するための回帰係数を演算する回帰係数演算手段と、
この回帰係数演算手段で求められた回帰係数および目標照度に対する測定照度の偏差に基づき、各照明機器毎に次の発光光度を生成するための上記所定の光度生成範囲を選択する光度生成範囲選択手段と、
この光度生成範囲選択手段で選択された光度生成範囲内で変化される光度値でもって発光光度を生成する光度生成手段と、
この光度生成手段にて生成された発光光度、この発光光度での発光による測定照度、および照明機器の消費電力に基づき、当該生成された発光光度の良否を評価するための評価値を演算する評価値演算手段とを具備させ、
且つ回帰係数演算手段においては、
回帰係数を、照度測定装置での照度変化量を観測値とするとともに各照明機器での光度変化量を説明変数とする重回帰式に最小二乗法を適用して求めるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、任意の照明機器に対して任意の発光光度を指示し得る照明システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、展示場、図書館、会議場などの広い部屋（空間室）の天井には、非常に多くの照明機器が配置されており、通常、各照明機器の発光光度は一定値にされている。
しかし、展示場、図書館などにあっては、物品の展示位置または利用者の好みにより、要求される照度が異なる場合があり、従来、このような要求に応じるものとして、個々の照明機器または小範囲のエリア毎の照明機器の光度を、手動にて調節するものがあったが、その調節作業は、非常に面倒であるという欠点があった。
【０００３】
また、会議室などにあっては、照明機器の光度値が決められているが、経年変化などによりその光度が低下するため、やはり、定期的に照度を測定して調節する必要があり、やはり、その作業が非常に面倒であるという欠点があった。
【０００４】
さらに、部屋に窓があると、差し込む日光により手元の照度が大きく変化するとともに、照明機器による発光をそれ程必要としない場合には、電力が無駄に消費されるという欠点があった。
【０００５】
このような欠点に対処するものとして、照明機器からの発光光度による照度が目標照度に自動的に近づくように制御する照明システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この照明システムは、少なくとも、制御部を有する照明機器と、照明箇所に配置されてその照度を測定するとともに各照明機器の制御部にその照度および利用者が設定した目標照度を送信するようにした照度測定装置つまり照度センサとが具備されたものである。
【０００７】
例えば、図書館を例にして説明すると、利用者がその照度センサを持って或る場所に移動すると、その照度センサから目標照度および測定照度が制御部に送信され、この制御部にて、任意の照明機器に対する照度センサの位置関係を判断するとともに、照度センサからの目標照度に近づくように、その発光光度を制御するようにしたものである。
【０００８】
そして、この位置関係を判断する際に、照明機器における光度と照度センサで測定された照度との類似度を考慮して行われており、具体的には、所定の光度範囲内でランダムに変化される光度変化量の時系列データと、照度センサにより取得された照度変化量の時系列データとの相関係数により、互いの類似度が判断されていた。
【０００９】
例えば、照度センサが複数ある場合、相関係数が１に近い照度センサほど、照明機器の光度による影響を最も受けており、言い換えれば、照明機器に近い位置に存在すると判断することにより、或る照度センサに近いと判断された照明機器について、その照度センサでの照度が目標照度に近づくようにその光度が制御されるとともに、その照度センサから遠いものについては、その光度を減らすように制御されている。
【特許文献１】特開２００６−３０２５１７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述した照明システムの構成によると、照明機器に対する照度センサの位置関係を判断する際に相関係数が用いられているが、全ての判断が、精度良く行われるとは限らない。すなわち、相関係数は、２組のデータ列の傾向性が似ていることは判断できるが、照明機器と照度センサとの距離的な位置関係を常に正しく判断することができないという問題があった。さらには、各照明機器ごとに制御部が設けられて、所謂、自律分散型の制御が行われているため、自分以外の照明機器に対する光度の制御は何ら考慮されておらず、したがって全体的に見ると、制御精度に限界があるという問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、照明機器による照度を照度測定装置での目標照度に近づけるように制御する際に、照明機器に対する照度測定装置の距離的な位置関係を、全体的に判断して、制御精度の向上を図り得る照明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】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る照明システムは、複数の照明機器、これら各照明機器にて消費される消費電力を計測する電力計、上記照明機器による照度を測定し得る照度測定装置、上記各照明機器の発光光度を制御する照明制御装置、並びにこの照明制御装置と上記照度測定装置および上記電力計との間でデータの受け渡しを行い得るデータ通信手段を具備するとともに、
上記照明制御装置にて、複数の照明機器の影響下に位置する照度測定装置からの測定照度および目標照度に基づき、少なくとも、当該照度測定装置の測定照度に影響を与える照明機器に対して、測定照度が目標照度に近づくように、その発光光度を制御するようにした照明システムであって、
上記各照明機器の発光光度を制御する照明制御装置を１台配置するとともに、
上記測定照度に影響を与える照明機器を判断する指標として、所定の光度生成範囲内で変化されて照明機器に与えられる発光光度の変化量および照度測定装置にて測定される測定照度の変化量に基づき演算される回帰係数を用いるようにしたものである。
【００１３】
また、請求項２に係る照明システムは、請求項１に記載のシステムにおける回帰係数を、照度測定装置での照度変化量を観測値とするとともに各照明機器での光度変化量を説明変数とする重回帰式を少なくとも照明機器の個数分用いてなる連立方程式の解として求めるようにしたものである。
【００１４】
また、請求項３に係る照明システムは、請求項１に記載のシステムにおける回帰係数を、照度測定装置での照度変化量を観測値とするとともに各照明機器での光度変化量を説明変数とする重回帰式に最小二乗法を適用して求めるようにしたものである。
【００１５】
また、請求項４に係る照明システムは、請求項１に記載のシステムにおける照明制御装置に、
予め設定された複数の光度生成範囲のうち、所定の光度生成範囲内で変化される発光光度の変化量およびそれに対応して得られる測定照度の変化量に基づき各照明機器が照度測定装置の測定照度に与える影響度合いを判断するための回帰係数を演算する回帰係数演算手段と、
この回帰係数演算手段で求められた回帰係数および目標照度に対する測定照度の偏差に基づき、各照明機器毎に次の発光光度を生成するための上記所定の光度生成範囲を選択する光度生成範囲選択手段と、
この光度生成範囲選択手段で選択された光度生成範囲内で変化される光度値でもって発光光度を生成する光度生成手段と、
この光度生成手段にて生成された発光光度、この発光光度での発光による測定照度、および照明機器の消費電力に基づき、当該生成された発光光度の良否を評価するための評価値を演算する評価値演算手段とを具備させ、
且つ回帰係数演算手段においては、
回帰係数を、照度測定装置での照度変化量を観測値とするとともに各照明機器での光度変化量を説明変数とする重回帰式を少なくとも照明機器の個数分用いてなる連立方程式の解として求めるようにしたものである。
【００１６】
さらに、請求項５に係る照明システムは、請求項１に記載のシステムにおける照明制御装置に、
予め設定された複数の光度生成範囲のうち、所定の光度生成範囲内で変化される発光光度の変化量およびそれに対応して得られる測定照度の変化量に基づき各照明機器が照度測定装置の測定照度に与える影響度合いを判断するための回帰係数を演算する回帰係数演算手段と、
この回帰係数演算手段で求められた回帰係数および目標照度に対する測定照度の偏差に基づき、各照明機器毎に次の発光光度を生成するための上記所定の光度生成範囲を選択する光度生成範囲選択手段と、
この光度生成範囲選択手段で選択された光度生成範囲内で変化される光度値でもって発光光度を生成する光度生成手段と、
この光度生成手段にて生成された発光光度、この発光光度での発光による測定照度、および照明機器の消費電力に基づき、当該生成された発光光度の良否を評価するための評価値を演算する評価値演算手段とを具備させ、
且つ回帰係数演算手段においては、
回帰係数を、照度測定装置での照度変化量を観測値とするとともに各照明機器での光度変化量を説明変数とする重回帰式に最小二乗法を適用して求めるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１７】
上記照明システムによると、複数配置された照明機器に対して、照度測定装置に設定された目標照度となるように、自動的に、その発光光度を制御する際に、照明機器に対する照度測定装置の測定照度に影響を与える影響度合いとして、回帰係数を用いるようにしたので、例えば相関係数を用いる場合に比べて、精度良く把握することができ、言い換えれば、照明機器の光度変化量と照度測定装置での照度変化量とを回帰分析することにより得られる回帰係数は、照明機器が照度測定装置に影響するかどうかだけでなく、その距離感まで表すことができ、したがって相関係数を用いる場合に比べて、より正確な位置関係の把握が可能となるので、制御精度の向上を図ることができる。
【００１８】
さらに、全ての照明機器を１台の照明制御装置により制御するようにしたので、個々に、分散自律型の制御を行わせる場合に比べて、全ての照明機器を考慮した回帰係数を求めることができ、したがって全体として、制御精度の一層の向上を図ることができ、延いては、目標照度に収束させる時間を短縮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態に係る照明システムを、図１〜図１８に基づき説明する。
本実施の形態においては、例えば図書室などの広い部屋の天井（空間室の上方位置）に多数配置された蛍光灯などの照明機器を、図書室の利用者が携帯する照度測定装置により、任意の位置で利用者が希望する照度が得られるように制御する場合について説明する。
【００２０】
なお、以下の説明において、照明機器から発光される発光光度および照度測定装置により測定される測定照度については、単に、光度および照度と称したり、また必要に応じて、光度値および照度値と称する。また、電力計による測定される消費電力（使用電力でもある）についても、必要に応じて、消費電力値と称する。
【００２１】
この照明システムは、図１および図２に示すように、大きく分けて、部屋の天井に配置されるとともに電力供給源（例えば、商用電力である）１に電気配線２を介して接続された複数の照明機器３と、これら各照明機器３にて発光される光度（カンデラＣｄで表される）を制御するための１台の照明制御装置４と、利用者が携帯（保持）して現在位置で測定された照度（ルクスｌｘで表される）を検出し得る移動式の照度測定装置５と、上記各照明機器３における全消費電力を計測する電力計６とから構成されており、さらに上記照明制御装置４と照度測定装置５および電力計６とは、ネットワーク回線（データ通信手段の一例で、有線ＬＡＮ７ａおよびブルートゥースなどの無線方式の無線ＬＡＮ７ｂからなるものが用いられ、勿論、データ受信用の端末器７ｃが設けられている）７を介して接続されている。なお、ブルートゥースなどの無線方式の替わりに、赤外線方式を用いることもできる。
【００２２】
そして、詳細は後で述べるが、この照明システムでは、ネットワーク回線７を介して、照度測定装置５から識別情報、目標照度および測定照度、並びに電力計６にて計測された消費電力が照明制御装置４に入力されるとともに、この照明制御装置４にて得られた発光光度が各照明機器３に出力されるように構成されている。
【００２３】
上記照明機器３としては、発光源である蛍光灯３ａと、上記照明制御装置４から指示された光度値に基づき当該蛍光灯３ａへの供給電圧を制御してその発光光度を調節する光度調節部（例えば、インバータなどが用いられる）３ｂとから構成されている。勿論、発光源として蛍光灯以外のもの、例えば白熱灯などを用いてもよい。
【００２４】
上記照度測定装置５は、図３に示すように、例えば携帯し得るカード型のものであり、矩形状のカード本体部５ａの表面に配置されて受光するとともにその照度を検出し得る光センサ部５ｂと、目標照度および当該照度測定装置５の識別情報（所謂、ＩＤデータである）を設定し得る数字ボタンなどのデータ入力部５ｃと、これら入力された目標照度および識別情報を記憶するデータ記憶部５ｄと、上記光センサ部５ｂで得られた測定照度、設定された目標照度および識別情報を所定時間間隔（例えば、１秒間隔）でもってネットワーク回線７に出力するデータ出力部５ｅとから構成されている。勿論、データ出力部５ｅが無線ＬＡＮ７ｂに接続されている。上記カード本体部５ａには、データ入力部５ｃとしてのキーボードおよび目標照度、測定照度などを表示し得るデータ表示部５ｆ、表示データを切り替えるための切替ボタン５ｇなどが設けられている。なお、上記データ入力部５ｃとデータ記憶部５ｄとにより、目標照度設定部が構成される。
【００２５】
次に、照明制御装置４について、図４に基づき説明する。
この照明制御装置４としては、サーバ形式のコンピュータ装置が用いられるとともに、ネットワーク回線７を介してのデータの受渡し機能、下記に示す演算機能を有するプログラム、メモリなどが具備されたものであり、以下、詳しく説明する。
【００２６】
すなわち、この照明制御装置４は、予め設定された複数の光度生成範囲（光度変化範囲ともいい、後述する）のうち、所定の光度生成範囲内で、照明機器３における光度をランダムに変化させて発光光度を生成するとともにこの変化された発光光度を順次出力し得る光度生成手段１１と、ネットワーク回線７を介して送られる照度測定装置５からの識別情報、目標照度、測定照度、および電力計６からの消費電力などの各種データを取り込むデータ取込手段１２と、このデータ取込手段１２にて取り込まれた各データを所定回数分（少なくとも、演算に必要とする回数分を超える回数）を記憶（格納）し得るデータ記憶手段１３と、このデータ記憶手段１３に記憶されたデータを取り込むとともにこのデータに基づき照度測定装置５が移動しているか否か、つまり利用者が移動したか否か（移動中であるか否かも含む）を検知する移動検知手段１４と、ランダムに変化される発光光度の変化量とそれに対応して得られた測定照度の変化量とに基づき、各照明機器３の照度測定装置５に対する照度の影響度合い（距離的位置関係ともいえる）を判断するための回帰係数を演算する回帰係数演算手段１５と、この回帰係数演算手段１５で求められた回帰係数および上記照度測定装置５により得られた照度状況［目標照度に対する測定照度の差（偏差）である］に基づき、次に生成する発光光度（以下、次光度ともいう）の範囲を、予め設定されている複数の光度生成範囲から選択する光度生成範囲選択手段１６と、上記光度生成手段１１にて出力された次光度およびこの次光度に基づく発光による測定照度並びに照明機器３の消費電力に基づき、当該次光度の良否を評価するための評価値を評価式（目的関数ともいう）を用いて演算する評価値演算手段１７とから構成されている。
【００２７】
次に、回帰係数演算手段１５について説明する。
この回帰係数演算手段１５の機能を概略的に説明すると、複数の照明機器３と１つ以上の照度測定装置５との（複数ある場合には、それぞれの照度測定装置との）因果関係を光度変化量［説明変数（入力値でもある）Ｘ］と照度変化量（観測値Ｙ）とで表される重回帰式を下記（１）式にて示すように定式化し、この重回帰式を説明する回帰係数（所謂、偏回帰係数）βを求めることで、両者の影響度合いを得るようにしたものである。なお、下記（１）式は、照度測定装置５が１つである場合を示しており、複数ある場合には、照度測定装置５毎に得られる。
【００２８】
Ｙ＝α＋β１Ｘ１＋β２Ｘ２＋・・・＋βｐＸｐ  ・・・（１）
そして、この回帰係数演算手段１５においては、データの取得が、少なくとも照明機器３の個数分行われ（照明機器が５０個あれば、データの取得が５０回行われる）、したがって、１つの照度測定装置５に対してその個数分の重回帰式が得られることになり、この個数分の式からなる連立方程式を解くことにより、それぞれの回帰係数βが求められる。
【００２９】
上述したように、照度測定装置５が複数ある場合には、上記と同様にして、各照度測定装置５に対して、それぞれ、照明機器３の数だけ回帰係数が求められる。つまり、各照明機器３に対して照度測定装置５の数だけ回帰係数が求まる。
【００３０】
この回帰係数は、光度変化量と照度変化量の因果関係を説明するものである。すなわち、回帰係数の大きさが照明の光度変化による各照度測定装置の照度変化量の大きさ（感度）を表しており、照明機器３の照度測定装置に対する影響度合いを表していると考えることができる。なぜなら、照度測定装置での照度と照明機器の光度との間には、逆二乗の法則が成り立つからである。すなわち、理論的に、照度測定装置での照度は照明機器の光度に比例し、距離の二乗に逆比例するという関係にある。つまり、求められた回帰係数は照明機器と照度測定装置との距離が近いほど大きくなり、遠いほど小さくなる。なお、照明機器の照射方向に指向性がある場合、または照明を遮るものが存在する場合には、回帰係数の値は小さくなるが、基本的には、距離的位置関係を表しているものと考えることができる。
【００３１】
ここで、回帰係数と、照明機器３および照度測定装置５の位置関係とについて、図５に示す照明環境を用いて説明する。
図５に示される照明環境は、所定間隔おきに配置された３つの照明機器３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）に対して、左側の照明機器３Ａの下方に照度測定装置５が配置されたものである。
【００３２】
図６に、各照明機器３Ａ，３Ｂ，３Ｃの照度測定装置５に対する回帰係数の探索結果の履歴を示す。図６の縦軸は回帰係数、横軸は探索回数である。図６から、照度測定装置５の真上に位置する照明機器３Ａの回帰係数が高く、離れるにしたがって回帰係数は低くなっているのがわかる。このように、回帰係数は照明機器３の光度変化に対する照度測定装置５の感度として捉えることができる。したがって、照度測定装置５に対する各照明機器３の回帰係数を、それ自身に対する各照度測定装置５の距離的位置関係を表す指標として用いることができる。
【００３３】
なお、回帰係数の演算には、光度変化量および照度変化量が用いられるが、勿論、各探索毎に、前回との発光光度の差、および測定照度の差が、それぞれ求められていることはいうまでもなく、図示しないが、これらの差を求める演算部が当該回帰係数演算手段１５に具備されている。
【００３４】
次に、上記光度生成範囲選択手段１６を図７および図８に基づき説明する。
この光度生成範囲選択手段１６は、回帰係数を用いて、照明機器３と照度測定装置５との近傍度を検出するとともに、この近傍度と目標照度に対する測定照度の差の程度を示す照度状況とに基づき、予め、設定されている複数の光度生成範囲、例えば図８に示す７種類（Ａ〜Ｇ）から使用すべき、すなわち最適な次光度の生成範囲を選択するものである。
【００３５】
この光度生成範囲選択手段１６は、図７に示すように、照度測定装置５に影響を与える照明機器３を、各照明機器３に対して得られた回帰係数［なお、照度測定装置が複数ある場合、各照明機器に対してそれぞれ複数ずつ回帰係数が得られることになるが、上述したように最も大きい値、または平均値（多数ある場合は、例えば大きい２つの平均値など）が採用される］の大きさにしたがって、所定個数、例えば４つ選択し、大きいものから順番にランク付けを行うランク付け部２１と、このランク付け部２１にてランク付けされた照明機器３での測定照度つまり現在照度とその照度測定装置５における目標照度との差に基づき、光度生成範囲を決定する光度生成範囲決定部２２とから構成されている。
【００３６】
ここで、光度生成範囲について説明する。
すなわち、図８に示すように、７種類の光度生成範囲（以下、近傍範囲ともいう）Ａ〜Ｇが次光度生成に用いられる。近傍範囲Ａおよび近傍範囲Ｂは減光を重視した範囲であり、近傍範囲Ａは現在の光度から急激に光度を下げることを重視した範囲、近傍範囲Ｂは近傍範囲Ａよりは低速であるが減光を重視した範囲である。また、近傍範囲Ｃ、ＤおよびＥは光度の調節を行う範囲であり、近傍範囲Ｃは減光傾向、近傍範囲Ｅは増光傾向、近傍範囲Ｄは現在の光度を維持するように光度調整を行う範囲である。また、近傍範囲ＦおよびＧは近傍範囲ＡおよびＢとは逆に増光を重視した範囲であり、近傍範囲Ｆは低速、近傍範囲Ｇは急激に増光するようにした範囲である。なお、図８中の数値は、照明機器３の最大点灯光度を１００（％）とした際の光度変化量（％）であり、これらの値は実験的に求められたものである。数値的に説明すると、光度生成範囲は、許容可視変動範囲［人が知覚し得ない範囲であり、目標光度の１．０６（＋６％）〜０．９２（−８％）の範囲］が望ましいが、近傍範囲によっては、その範囲を少し超えるものもあるが、やはり、人の知覚では殆ど気が付くことがないため、支障は生じない。すなわち、図８にて示した光度の生成範囲を、拡大許容可視変動範囲ということができる。
【００３７】
以下、近傍範囲を決定する具体例について説明する。ここでは、照度測定装置５を照度センサと称して説明する。
（１）まず、照度センサ５に対して、演算により求められた回帰係数の中から、その値が大きい順番に照明機器３を４つ選択するとともに、大きいものから順番に、１〜４のランク付けをつける。そして、このランク付された４つの照明機器３については、照度センサ５に影響を与えるものとして扱い、残りの照明機器３については、照度センサ５に影響を与えないものとして扱う。なお、照度センサ５が複数ある場合には、それぞれに対するランク付けされた照明機器３が４つずつ選択されるが、例えば選択された照明機器３に対して、複数の照度センサ５から当該照明機器３に関してランク１から４までの順位が割り当てられた場合には、関係する照度センサ５の照度状況を考慮して、注目する照度センサ５を一つに絞り、その照度センサ５から割り当てられたランクを用いる。勿論、図示しないが、このランクを選択するランク選択部が、ランク付け部２１または光度生成範囲決定部２２に具備されている。
【００３８】
注目する照度センサを一つに絞る方法は次のようにして行う。
関係する複数の照度センサのどれもが目標照度を満たしているとき、目標照度と現在照度との差が最大の照度センサを、注目する照度センサとして選択する。
【００３９】
一方、関係する照度センサのうち、一つでも目標照度を満たしていない場合は、満たしていない照度センサの中で目標照度と現在照度との差が最大の照度センサを、注目する照度センサとして選択する。分かり易く説明すれば、関係する全ての照明センサが十分明るい場合は、最も明るい照明センサのランクを用い、関係する照明センサの中に暗いセンサがあれば、最も暗い照明センサのランクを用いる。また、関係する照明センサの中に明るすぎるものと暗すぎるものとが混在する場合には、暗い照明センサのランクを用いる（目標照度を超えるために）。
（２）次に、下記に示す決定条件（決定ルールでもある）に基づき、各照明機器３に対して与える次光度を決定する。
（ｉ）近くに影響する照度センサがない場合には、近傍範囲Ａに決定される。
（ｉｉ）近くに影響する照度センサがある場合には、以下の条件により決定される。簡単に言えば、測定照度すなわち現在照度が目標照度以上であるか否かおよびその差の大きさに基づき決定される。
（ａ）現在照度が目標照度より小さい場合
（イ）差が５０ルクス以上である場合
ランク１，２→近傍範囲Ｇ
ランク３→近傍範囲Ｆ
ランク４→近傍範囲Ｅ
（ロ）差が５０ルクスより小さい場合
ランク１→近傍範囲Ｇ
ランク２→近傍範囲Ｆ
ランク３→近傍範囲Ｅ
ランク４→近傍範囲Ｄ
（ｂ）現在照度が目標照度以上である場合
（イ）差が１００ルクス以上である場合
ランク１→近傍範囲Ｃ
ランク２→近傍範囲Ｂ
ランク３→近傍範囲Ａ
ランク４→近傍範囲Ａ
（ロ）差が１００ルクスより小さい場合、
ランク１→近傍範囲Ｄ
ランク２→近傍範囲Ｃ
ランク３→近傍範囲Ｂ
ランク４→近傍範囲Ａ
上述した決定条件に基づき、照明制御装置４は、所定の照明機器３に対して、取得したランクおよび目標照度との差に基づき近傍範囲、すなわち光度生成範囲を一意に決定する。
【００４０】
次に、上記評価値演算手段１７を図９に基づき説明する。
この評価値演算手段１７は、得られた次光度が良好であるか否かを判断するもので、つまりシステム全体の消費電力量と、目標照度に対する各照度測定装置５で得られる測定照度の差（値の大小）とを考慮して判断するためのもので、下記（２）式にて得られる評価値ｆに基づき判断される。
【００４１】
例えば、前回の光度による評価値と、次光度での評価値とを比較して、値が小さくなっていれば、システム全体の光度、言い換えれば各照明機器での光度が良好な方向に収束したことを意味しており、つまり、測定照度が目標照度に近づくとともに消費電力も少なくなるように制御されていることを示している。
【００４２】
【数１】
2008243390.tif 000003
【００４３】
すなわち、上記（２）式から判るように、評価値ｆは、消費電力Ｐに、現在の測定照度Ｌｃと目標照度Ｌｔとの照度差である偏差に依存する照度依存量ｇｊを加算したものである。また、消費電力Ｐとしては、電力計６にて測定された値が用いられる。
【００４４】
そして、照度依存量ｇｊは、照度差が負である場合に加算されるもので、ペナルティとしての役割を持つ。すなわち、現在照度が目標照度を下回る場合は、両者の差を二乗した値をペナルティとして与えることで評価値を上昇させ、急速に増光させるようにしている。なお、照度差が「０（ゼロ）」または正である場合には、照度依存量ｇｊは「０（ゼロ）」とされる。
【００４５】
また、照度依存量ｇｊは、重み係数ｗが乗算されており、この値を変化させることにより、目標照度を満足させることを優先するか、電力の最小化を優先するかを選択することができる。
【００４６】
したがって、上記評価値演算手段１７は、図９に示すように、発光光度と測定照度との差に基づく照度依存量ｇｊを求める依存量演算部３１と、この依存量演算部３１で求められた値（照度測定装置が複数ある場合には、その合計値）を入力するとともにこの値に重み係数ｗを乗算したものに全ての照明機器の消費電力の合計値Ｐを加算する加算部３２と、この加算部４３にて得られた評価値と前回の評価値（例えば、データ記憶手段に記憶されている）とを比較して評価値が改善しているか否かを判断する評価値判断部３３とから構成されている。
【００４７】
次に、照度測定装置５の移動の有無を検知する移動検知手段１４について、図１０および図１１に基づき説明する。
この移動検知手段１４は、図１０に示すように、取得した測定照度が、図１１に示す許容下限値以上で許容上限値以下の範囲（イ）、許容上限値超える範囲（ロ）、許容下限値未満の場合（ハ）の、３つのいずれに属するか否かを判断する照度値判断部４１と、この照度値判断部４１にて上下限値から外れている場合［（ロ）と（ハ）の場合］には、その継続回数（継続探索回数）をカウントするカウント部４２と、このカウント部４２からのカウント数を入力して設定回数と比較して超える場合には移動と判断する移動判断部４３とから構成されている。なお、この移動判断部４３にて移動中であると判断された場合に、回帰係数の演算がし直しされることになる。すなわち、移動を検知した時点からの発光光度と測定照度とを用いて回帰係数が演算される。
【００４８】
但し、回帰係数は上述したように、所定回数分の光度変化に対応する照度データから算出し、且つ常に最新のデータ群から回帰係数を算出し続けているので、照度センサの移動があったとしても、所定回数分の光度変化内の時間では、移動前のデータと移動後のデータとから回帰係数を演算しているため誤差が生じるが、所定回数の光度変化後には移動後のデータだけとなり、新しい環境での回帰係数が得られている。このため、特に、移動検知を行わなくても支障はないが、移動検知を行うことにより、より高速に新しい環境に関する回帰係数を得ることができる。
【００４９】
ここで、実際の照明環境下における照度測定装置５の移動について考えると、照度測定装置５の移動発生時には、その照度が一時的に大きく変化する。そこで、照明制御装置４は、移動検知のために、探索過程において、常に全ての照度測定装置５の照度状態を監視している。なお、照度状態の監視は、図１１に示すように目標照度範囲内［照度範囲（イ）］および目標照度範囲を超えるおよび未満の２つの状態［照度範囲（ロ）および（ハ）］の３段階で行う。図１１の縦軸は、目標照度を基準とした照度変動率であり、その上下限範囲内は目標照度収束状態を示している。また、照度範囲の監視には、環境雑音すなわち外的要因で生じる照度変化に注意が必要となる。例えば、照度測定装置５の光センサ部５ｂに人影が入るといった外的要因が考えられる。そこで、大きく照度変化が起こったことを感知した後、数回の探索を移動検知期間として設け、移動の有・無を確認する。具体的には、移動検知期間中に目標照度を満たさない探索回数をカウントし、連続して照度範囲（ロ）または（ハ）の状態が続くようであれば、照度測定装置５が移動したと見なす。これにより、外的要因による照度変化については、すぐに反応（検知）しないようにする。
【００５０】
以下、上述した照明システムにおける照明制御方法を、図１２のフローチャートに基づき概略的に説明する。
この照明制御方法は、複数の照明機器３に対して、その影響下に位置する１個または複数個の照度測定装置５からの測定照度、目標照度などの全てのデータを用いて、１台の照明制御装置４により、当該照度測定装置５の照度に与える影響度合いが大きい照明機器３に対して所定の目標光度が得られるように各照明機器３に所定の発光光度を与える際に、上記影響度合いを把握するために、各照明機器３に与えられる光度変化量（時系列データ）と照度測定装置５で得られる照度変化量（時系列データ）との関係を示す重回帰式により求められた回帰係数を用いるとともに、この回帰係数を求めるに際し、少なくとも、照明機器３の個数分の重回帰式を求めておき、これら複数の重回帰式からなる連立方程式を解くようにしたものである。
【００５１】
すなわち、システムが起動されると、照明制御装置４により、各照明機器３に対して初期光度（例えば光度生成範囲として近傍範囲Ｄが与えられる）などの必要なパラメータが設定されて（ステップ１）、各照明機器３は初期光度でもって点灯される（ステップ２）。
【００５２】
すなわち、このステップ２では、光度生成手段１１により、初期設定により設定された初期光度にて各照明機器３が点灯されるとともに、所定の光度生成範囲（Ｃ〜Ｅの光度調節のための近傍範囲のいずれか、好ましくは、Ｄの近傍範囲）で、且つ所定時間間隔（例えば、１秒間隔）でもって、ランダムにその光度が変化される。具体的には、コンピュータ装置の演算処理部で乱数（正確には、擬似乱数）を発生させることにより行われる。ここで発生される光度は、他の照明機器３とは全く無関係な値である。
【００５３】
なお、このとき、希望する目標照度を設定した照度測定装置（以下、照度センサと称す）５を携帯した一人または複数の利用者が照明機器（正確には、蛍光灯３ａである）３の下方の任意の場所に移動し、例えば図書室の或る場所に着席しているものとして説明する。
【００５４】
照明制御装置４は、ネットワーク回線７ａ，７ｂを介して、データ取込手段１２により、電力計６からの消費電力、各照度センサ５からの目標照度および測定照度を、所定時間間隔（例えば、１秒間隔）でもって取得し、データ記憶手段１３に時系列データとして記憶する（ステップ３）。勿論、各照明機器３に対する発光光度は、照明制御装置４にて把握されている。
【００５５】
次に、取得したデータに基づき、移動検知手段１４にて、照度センサ５が移動しているか否かが判断される（ステップ４）。
上記ステップ４で、照度センサ５の移動が検知されると、回帰係数の再演算がなされる（ステップ５）。
【００５６】
一方、ステップ４で、移動していないと判断された場合には、ステップ６に進む。
次に、評価値演算手段１７にて、取得した発光光度、照度センサの識別情報、目標照度、測定照度、および消費電力を用いて評価値が演算される（ステップ６）。
【００５７】
次に、光度生成範囲選択手段１６にて、次に発光すべき光度生成範囲が選択されるとともに、この範囲内で、光度生成手段１１により次光度が生成される（ステップ７）。
次に、次光度に基づく測定照度、消費電力などが取得され（ステップ８）、そして回帰係数演算手段１５により新たに回帰係数が演算される（ステップ９）。
【００５８】
次に、評価値演算手段１７により、再度、取得した発光光度、照度センサの識別情報、測定照度および消費電力に基づき、評価値が演算される（ステップ１０）。
次に、ステップ１０で演算された評価値に基づき、前回の評価値より改善されているか否かが、すなわち次光度を受理するか否かが判断される（ステップ１１）。
【００５９】
そして、ステップ１１で改善されていると判断された場合には、演算終了判断部（例えば、演算を強制的に終了させるもので、無くてもよい）を介して（ステップ１３）、上記ステップ３に戻り、引き続き、上記各ステップ３〜１３が実行される。
【００６０】
一方、ステップ１１で改善されていないと判断された場合には、ステップ１２に進み前回の値、すなわち前回の発光光度を採用した後、上記ステップ３に戻り、引き続き、上記各ステップ３〜１３が実行される。
【００６１】
ここで、上述した本発明に係る照明制御アルゴリズム、すなわち回帰係数を用いた適応的近傍アルゴリズムを、実際に実験室に構築した照明システムに適用した場合について説明する。
【００６２】
図１３に示すように、部屋の天井に、照明機器３を１５個配置するとともに、３個の照度センサ５Ａ，５Ｂ，５Ｃが配置されたものであり、照度センサ５Ａの目標照度は６００ルクスに、照度センサ５Ｂの目標照度は８００ルクスに、照度センサ５Ｃの目標照度は７００ルクスに設定されているものとする。なお、以下の説明では、１５個の照明機器３を区別するのに、単に、「照明」という語句の後に、その番号を付すとともに、３個の照度センサについては、「センサ」という語句の後に、Ａ〜Ｃの文字を付す。
【００６３】
実験としては、照明環境に変化がない場合（実環境試験１）およびセンサＣが移動した場合（実環境試験２）を行った。
実環境試験１を行った場合の照度履歴を図１４に、消費電力履歴を図１５に示す。図１４から、探索回数が約２０回で全てのセンサが短時間（約１５秒）で目標照度に収束していることがわかり、図１５から、実験開始後、急速に、消費電力を削減し、その後、安定しているのがわかる。また、実環境試験２を行った場合の照度履歴を図１６に、消費電力履歴を図１７に示す。図１６から、センサＣの移動後、探索回数が約５０回で全てのセンサが短時間（約３５秒）で目標照度に収束していることがわかり、図１７から、センサＣの移動後も、安定して消費電力が削減しているのがわかる。なお、図１８（ａ）にセンサ移動前における照度収束状態を示し、（ｂ）にセンサ移動後における照度収束状態を示しておく。図１８より、それぞれの照明機器３が、各照度センサ５での目標照度に応じて、極めて、適切な照度になっていることがわかる。
【００６４】
上述した照明システムによると、サーバ型の照明制御装置を１台配置し、この１台の照明制御装置により、全ての照明機器および全ての照度測定装置並びに電力計からの各データを入力するとともに、当該照明制御装置において、纏めて全ての照明機器に対するしかも全ての照度測定装置の目標照度を満足するように発光光度を演算するようにしたので、例えば従来のように、各照明機器にマイクロチップ型の照明制御装置を一体に設けるとともにこれら各照明制御装置によりそれぞれの照明機器の発光光度を制御するようにしたものに比べて、測定照度を目標照度に迅速に且つ精度良く収束させることができる。例えば、照度測定装置が複数ある場合には、各照明機器に対して、回帰係数を用いて演算の対象となる照度測定装置を絞り込むようにしているので、演算回数の低減化を図ることができる。
【００６５】
簡単に説明すると、複数配置された照明機器に対して、照度測定装置に設定された目標照度となるように、自動的に、その発光光度を制御する際に、照明機器に対する照度測定装置の測定照度に影響を与える影響度合いとして、回帰係数を用いるようにしたので、例えば相関係数を用いる場合に比べて、精度良く把握することができ、言い換えれば、照明機器の光度変化量と照度測定装置での照度変化量とを回帰分析することにより得られる回帰係数は、照明機器が照度測定装置に影響するかどうかだけでなく、その距離感まで表すことができ、したがって相関係数を用いる場合に比べて、より正確な位置関係の把握が可能となるので、制御精度の向上を図ることができる。
【００６６】
そして、さらに、全ての照明機器を１台の照明制御装置により制御するようにしたので、個々に、分散自律型の制御を行わせる場合に比べて、全ての照明機器を考慮した回帰係数を求めることができ、したがって全体として、制御精度の一層の向上を図ることができ、延いては、目標照度に収束させる時間を短縮させることができる。
【００６７】
ところで、上記実施の形態においては、回帰係数を求めるのに、照明機器の光度をランダム（任意に）に変化させたが、例えば各照明機器に対して互いに異なる所定の方法で変化させるようにしてもよい。すなわち、所定の変化パターンでしかも照明機器毎に異なる変化パターンでもって変化させるようにしてもよい。
【００６８】
また、上記実施の形態においては、サーバ型の照明制御装置を１台配置し、この１台の照明制御装置により、全ての照明機器および全ての照度測定装置並びに電力計からの各データに基づき、全ての照明機器に対する発光光度を制御するように説明したが、例えばこの照明制御装置を、回路基板などによりチップ化するとともに、このチップ化された照明制御装置を、各照明機器に一体に配置し、さらに、これらのうち、任意の照明制御装置をサーバとして使用するとともに、他の任意の照明制御装置をサブサーバ（所謂、ミラーサーバ）として使用することもできる。
【００６９】
このように構成することにより、例えばサーバに指定された照明制御装置が、故障した場合でも、サブサーバにより、引き続き、照明機器の照明制御アルゴリズムが実行されるため、照明システム全体が停止するのを防止することができる。
【００７０】
このように、複数の照明制御装置がある場合、システムの起動時にあっては、システムに組み込まれたプログラムにより、サーバおよびサブサーバが決められる。
例えば、システムの立ち上げ時に、各照明制御装置が、照明制御装置の個数よりも大きい値までの範囲で、各自、ランダムに数値を発生させるとともに、これら数値のブロードキャストを行い、この数値が他の照明制御装置の数値と衝突しない限り、その数値を照明制御装置の番号となし、そしてこの番号の一番小さいもの（または、大きいもの）をサーバとし、２番目のものをサブサーバとして決定される。なお、サーバがダウンし、サブサーバがサーバになった場合、３番目のものがサブサーバになる。以下、同様に、他の照明制御装置が、サブサーバに繰り上がっていくことになる。
【００７１】
さらに、上記実施の形態においては、回帰係数を、照度測定装置での照度変化量を観測値とするとともに各照明機器での光度変化量を説明変数とする重回帰式を少なくとも照明機器の個数分からなる連立方程式の解として求めるようにしたが、例えば回帰係数を、照度測定装置での照度変化量を観測値とするとともに各照明機器での光度変化量を説明変数とする重回帰式に最小二乗法を適用して求めるようにしてもよい。
【００７２】
さらに、最小二乗法としては、例えばバッチ型最小二乗法、逐次型最小二乗法が用いられる。
バッチ型最小二乗法とは、光度変化量と照度変化量との組のデータを多数得ておき、一度に、回帰係数を求めるものである。
【００７３】
また、逐次型最小二乗法とは、回帰係数に対する補正値を求める推定誤差共分散の逐次演算と、この補正値を用いて推定値である回帰係数の逐次演算とを有し、入力値である光度変化量を基準としたときの観測値である照度変化量の観測予測誤差を最小とする推定値である回帰係数を再帰的に推定する方法である。
【００７４】
例えば、この方法を実施する回帰係数演算手段は、或る時刻（演算ステップに相当する）における入力値、前の時刻（前回の演算ステップに相当する）における推定値の誤差共分散および観測雑音の共分散を用いて、観測値の予測誤差共分散を演算する観測予測誤差共分散演算部と、入力値、推定誤差共分散および観測予測誤差共分散を用いて、補正値である補正係数を演算する補正係数演算部と、推定誤差共分散、補正係数および観測予測誤差共分散を用いて、或る時刻における推定誤差共分散を演算する推定誤差共分散演算部と、入力値および前の時刻における推定値を用いて、或る時刻における観測値の予測値を演算する観測予測値演算部と、或る時刻における観測値および観測予測値を用いて、観測値の予測誤差を演算する観測予測誤差演算部と、前の時刻における回帰係数、補正係数および観測予測誤差を用いて、或る時刻における推定値を演算する推定値演算部などから構成される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態に係る照明システムの概略全体構成を示す図である。
【図２】同照明システムの機器配置例を示す平面図である。
【図３】同照明システムにおける照度測定装置のカード本体部の平面図である。
【図４】同照明制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】同照明制御装置における回帰係数演算手段を説明するための照明環境を示す機器配置図である。
【図６】同照明環境での回帰係数の有効性を説明するグラフである。
【図７】同照明制御装置における光度生成範囲選択手段の構成を示すブロック図である。
【図８】同光度生成範囲選択手段に設けられている光度生成範囲を示すグラフ図である。
【図９】同照明制御装置における評価値演算手段の構成を示すブロック図である。
【図１０】同照明制御装置における移動検知手段の構成を示すブロック図である。
【図１１】同移動検知手段での照度範囲を示す図である。
【図１２】同照明システムにおける照明制御方法を説明するフローチャートである。
【図１３】同照明システムにおける実環境への適用実験を説明する機器配置図である。
【図１４】同適用実験１における照度の収束状態の経過を示すグラフである。
【図１５】同適用実験１における消費電力の経過を示すグラフである。
【図１６】同適用実験２における照度の収束状態の経過を示すグラフである。
【図１７】同適用実験２における消費電力の経過を示すグラフである。
【図１８】同適用実験における照明機器の光度の定常状態を示すもので、（ａ）はセンサＣの移動前、（ｂ）はセンサＣの移動後を示す。
【符号の説明】
【００７６】
１      電力供給源
２      電気配線
３      照明機器
３ａ    蛍光灯
３ｂ    光度調節部
４      照明制御装置
５      照度測定装置
５ａ    カード本体部
５ｂ    光センサ部
５ｃ    データ入力部
５ｄ    データ記憶部
５ｅ    データ出力部
６      電力計
７      ネットワーク回線
１１      光度生成手段
１２      データ取込手段
１３      データ記憶手段
１４      移動検知手段
１５      回帰係数演算手段
１６      光度生成範囲選択手段
１７      評価値演算手段
２１      ランク付け部
２２      光度生成範囲決定部
３１      依存量演算部
３２      加算部
３３      評価値判断部
４１      照度値判断部
４２      カウント部
４３      移動判断部
【図１】
2008243390.tif 000004
【図２】
2008243390.tif 000005
【図３】
2008243390.tif 000006
【図４】
2008243390.tif 000007
【図５】
2008243390.tif 000008
【図６】
2008243390.tif 000009
【図７】
2008243390.tif 000010
【図８】
2008243390.tif 000011
【図９】
2008243390.tif 000012
【図１０】
2008243390.tif 000013
【図１１】
2008243390.tif 000014
【図１２】
2008243390.tif 000015
【図１３】
2008243390.tif 000016
【図１４】
2008243390.tif 000017
【図１５】
2008243390.tif 000018
【図１６】
2008243390.tif 000019
【図１７】
2008243390.tif 000020
【図１８】
2008243390.tif 000021