(57)【要約】【課題】光入力変換値を用いた演算および制御に及ぼす影響を、初期および長期において軽減することができる照明制御装置を提供することにある。【解決手段】入射する光量に応じて出力信号を変化させる光センサ部３と、この光センサ部３と繋がっている記憶部６および演算部７と、同光センサ部３の出力信号を得て演算を行える照明制御部８と、この照明制御部８の制御対象となって連続して出力を変化する照明器具２とを備えた照明制御装置において、上記照明制御部８が、上記照明器具２の出力と上記光センサ部３の出力信号との関係を把握して、同光センサ部３のゼロ入力時の出力値であるオフセット値を解析して補正させてなる。【選択図】　　図１
2004134231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する光量に応じて出力信号を変化させる光センサ部と、この光センサ部と繋がっている記憶部および演算部と、同光センサ部の出力信号を得て演算を行える照明制御部と、この照明制御部の制御対象となって連続して出力を変化する照明器具とを備えた照明制御装置において、
上記照明制御部が、上記照明器具の出力と上記光センサ部の出力信号との関係を把握して、同光センサ部のゼロ入力時の出力値であるオフセット値を解析して補正させてなることを特徴とする照明制御装置。
【請求項２】
上記照明制御部が、上記照明器具の出力と上記光センサ部の出力信号との関係を把握して、上記オフセット値を近似計算により算出して近似補正してなることを特徴とする請求項１記載の照明制御装置。
【請求項３】
上記記憶部にシステムの構成から一意に決定するデータテーブルを有し、このデータテーブルにより、上記照明器具の出力と上記光センサ部の出力信号との関係に直線性を与えてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の照明制御装置。
【請求項４】
上記演算部が、人為的なトリガ信号を判断することで、補正処理を開始してなることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか記載の照明制御装置。
【請求項５】
上記演算部が、演算の過程において発生するトリガ信号を判断することで補正処理を開始してなることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか記載の照明制御装置。
【請求項６】
上記照明制御部が、外部から入力される周囲照度情報と上記光センサ部の出力信号との関係を把握して、上記オフセット値を検出および補正してなることを特徴とする請求項１ないし請求項５いずれか記載の照明制御装置。
【請求項７】
上記照明制御部が、ある特定の環境において、上記光センサ部の出力信号のみから上記オフセット値を検出および補正してなることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか記載の照明制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明制御装置に関し、具体的には、主として大規模施設やビルなどに好適に使用される照明制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の照明制御装置としては、下記の特許文献１に参照されるようなものが知られていたが、具体的な照明制御装置としては、例えば、以下のようなものが考えられていた。
【０００３】
（従来例１）
この種の照明制御装置としては、例えば、光入力に応じて何らかの制御を行おうとする時、最もよく用いられる方法として、光入力値を電圧値に変換してこれを読み取るという方法が一般的に採用されていたものであった。この変換された電圧値を、光入力変換値と呼ぶことにする。この場合、光電素子を利用した光センサを用いることにより、光入力値に応じた電流が流れるのだが、非常に微弱な電流であるので、これを増幅回路部において電流電圧変換と電圧増幅を行い、光入力変換値を出力していることが多い。この増幅回路部での電流電圧変換および電圧増幅を行う素子として、一般的に用いられているものがオペアンプである。また、光入力変換値を読み取る素子として、Ａ／Ｄ変換器を備えたマイコンを用い、そのマイコンで読み取った値を演算したり、その値に応じた何らかの制御をさせることが多いものであった。
【０００４】
上記のような方法で光入力変換値を読み取り、これを利用する装置として、明るさセンサ装置と呼ばれるものがある。この明るさセンサ装置のブロック図を図１５に示す。この明るさセンサ装置は、天井に取り付けられるものであり、図１５に示すごとく、同明るさセンサ装置１は、光センサ１１、増幅回路部１２、制御部１３、４ビットスイッチ１４を備えているものである。親機と信号線で接続され、親機からの要求信号に応じて、光入力変換値に応じた演算値を親機に返すというものである。ただし、この親機と明るさセンサ装置１の使用目的としては、親機から明るさセンサ装置１を用いて、その直下のおおよその机上面照度を測る、というものである。よって、光入力変換値は、天井への入射光によるものなので、予め机上面照度と光入力変換値に応じた演算値との相関が取れるように、親機で定数を記憶し、親機でこの定数と演算値と乗算することにより、机上面照度を算出すものである。
【０００５】
この明るさセンサ装置１においては、上記のように親機との組み合わせで机上面照度を計測するという目的上、机上面照度の零点と演算値の零点を一致させることが重要となる。これは、机上面照度が零の環境（暗状態）において、光入力変換値が零でない場合、親機側で定数と乗算をした結果が、その分の誤差として常に加わり、正しい測定を行うことができないからである。
【０００６】
しかしながら、暗状態であっても、光入力変換値は零ではない値となるものであった。これは、上記のように、増幅回路部１２でオペアンプを用いるためであり、オペアンプの持つオフセット電圧が増幅されて、これをマイコンで読み取ってしまうためである。
【０００７】
そこで、上記の明るさセンサ装置１では、増幅回路部１２の持つオフセットを補正するために、明るさセンサ装置１内に４ビットスイッチ１４を設け、オフセットが０の場合から想定されるオフセットの最大値までを１６分割した値でオフセット値の設定を行い、そのオフセット値を光入力変換値から差し引いた値を演算値、すなわち、親機への返信値として用いることにより、上記の弊害を抑えようとしているものである。
【０００８】
また、増幅回路部１２の回路の概略を図１６に示す。図１６において、１２は増幅回路部、１２１は電流電圧変換回路、１２２は電圧増幅回路である。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−２１０４７５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の照明制御装置においては、上記のようなスイッチによるオフセット補正だと、上記例のように段階的なオフセット値の設定（上記例では１６段階）しかできないために、増幅回路部１２の持つオフセットに近い値の設定は可能であるが、ほぼ同一の値に設定することは難しい。また、増幅回路部１２を構成するオペアンプをはじめとする回路素子の特性が、長期に渡って維持されることはありえないので、初期に増幅回路部１２の持つオフセットに合わせてオフセット値を設定しても、長期的には回路の特性が変化することにより、回路に合わせて設定したオフセット値がずれることになる。その結果、親機と明るさセンサ装置１の組み合わせで測定する机上面照度の特性は、零点のずれたものとなり、机上面照度を正しく計測したとは言えないものとなってしまう。また、その１６段階の選択に人為的な判断が必要となり、設置後でも製造工程でもその工数は甚大であった。
【００１１】
そこで、上述した従来例１と同様の構成を持つ系において、同従来例１とは別の手段で増幅回路部のオフセットを補正する手法として従来例２を以下に示した通り記載するものである。
【００１２】
（従来例２）
上述した従来例１では、ハードスイッチの入力により決定されるオフセット電圧を光入力変換値から差し引いているが、この従来例２では記憶部を持っており、予め記憶部にオフセット電圧を記憶しておき、それを読み出して光入力変換値から差し引く方法を用いている。そして、記憶部に持つオフセット電圧は製造工程にて測定している。測定方法としては、暗箱などで光センサに入力される光入力を完全に遮断した状態での光入力変換値を読みこむものである。これが増幅部によるオフセット値と判断し、記憶部に記憶するものである。
【００１３】
ところで、この従来例２においては、製造工程にて測定した値で稼動させるため、従来例１と同様に、長期の回路素子劣化への対応が困難であった。また、増幅部からの光入力変換値は増幅部の供給電圧の範囲で変動可能であるので、供給電圧が０Ｖ〜であった場合、負極性のオフセット値の検出は不可能であった。
【００１４】
本発明は、上述の事実に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、光センサを用いて、光センサの出力を増幅回路部で増幅して光入力変換値を得る照明制御装置において、特にオペアンプのオフセット電圧に起因する増幅回路部のオフセットを補正し、光入力変換値を用いた演算および制御に及ぼす影響を、初期および長期において軽減することができる照明制御装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る照明制御装置は、入射する光量に応じて出力信号を変化させる光センサ部３と、この光センサ部３と繋がっている記憶部６および演算部７と、同光センサ部３の出力信号を得て演算を行える照明制御部８と、この照明制御部８の制御対象となって連続して出力を変化する照明器具２とを備えた照明制御装置において、上記照明制御部８が、上記照明器具２の出力と上記光センサ部３の出力信号との関係を把握して、同光センサ部３のゼロ入力時の出力値であるオフセット値を解析して補正させてなることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項２に係る照明制御装置は、上記照明制御部８が、上記照明器具２の出力と上記光センサ部３の出力信号との関係を把握して、上記オフセット値を近似計算により算出して近似補正してなることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項３に係る照明制御装置は、上記記憶部６にシステムの構成から一意に決定するデータテーブルを有し、このデータテーブルにより、上記照明器具２の出力と上記光センサ部３の出力信号との関係に直線性を与えてなることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項４に係る照明制御装置は、上記演算部７が、人為的なトリガ信号を判断することで、補正処理を開始してなることを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項５に係る照明制御装置は、上記演算部７が、演算の過程において発生するトリガ信号を判断することで補正処理を開始してなることを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項６に係る照明制御装置は、上記照明制御部８が、外部から入力される周囲照度情報と上記光センサ部３の出力信号との関係を把握して、上記オフセット値を検出および補正してなることを特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項７に係る照明制御装置は、上記照明制御部８が、ある特定の環境において、上記光センサ部３の出力信号のみから上記オフセット値を検出および補正してなることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳しく説明する。
【００２３】
（実施形態１）
この実施形態１は、本発明の請求項１、および、請求項４に対応しているものである。
【００２４】
図１の（ａ）は、実施形態１の構成を表したものである。照明制御装置本体１０は、複数の機能で構成され、その詳細は、同図１の（ｂ）に示している。
【００２５】
光センサ部３は入射光量に比例した電流をＩ／Ｖ変換部４に連続して出力するものである。Ｉ／Ｖ変換部４では入力されたＩを一意に決定されるＶに変換して信号増幅部５に出力するものである。このときＩとＶは比例関係を有しているものである。信号増幅部５では予め設定された倍率でＶを増幅して演算部７へと出力する。演算部７では信号増幅部５からの信号を一定の周期で読み込むものである。
【００２６】
照明制御部８では照明器具２を調光率０％〜１００％の任意の出力で調光させることが可能な信号を発生するものである。また、現在の調光率Ｎを一定の周期で演算部７に出力している。
【００２７】
以上のように、本構成は、光センサ部３からの電圧により周囲の明るさ状態を演算部７が把握し、その状態に因って調光率Ｎを変化させることで照明制御を行う構成となっているものである。以下には、実施形態１の具体的手法を記述するが、照明制御装置本体１０を設置した直後の実稼動前の状態を想定する。
【００２８】
まず、図１の（ａ）の設置状態において、相異なる調光率Ｎ＝ｘ［％］とｙ［％］で照明器具２を一定短時間の間点灯するように照明制御部８から信号出力する。その一定短時間に、それぞれの調光率での点灯中に、信号増幅部５からの出力信号Ｖ＝ｐ［Ｖ］、ｑ［Ｖ］を演算部７で一時記憶するものである。このとき、照明器具２の調光率の変化に伴う光センサ部３への入射光量が比例関係にある場合、調光率Ｎと光センサ部３の出力信号Ｖとの関係は、図２に示す特性を描くものである。図２中の特性の傾き具合は、設置環境の床材や設置機材などにより多種に変化するものである。
【００２９】
しかし、Ｖｆは照明制御装置本体１０の持つ光センサ部３のハードウェアにのみ依存する値である。よって、設置環境に問わず一定の値と考える。図２中のｘ、ｙ、ｐ、ｑは既知の定数であるので、問題とするＶｆは以下の式で表されることになる。
【００３０】
Ｖｆ＝ｙ−｛（ｑ−ｙ）／（ｐ−ｘ）｝ｘ
ｏｒ
Ｖｆ＝ｑ−｛（ｑ−ｙ）／（ｐ−ｘ）｝ｐ
よって、演算部７にてＶｆの値を検出可能であり、検出したＶｆは記憶部６に記憶されるものである。記憶部６は、不揮発性記憶素子であれば、特に制限されるものではなく，種類は選ばないものである。その後、実際の稼動状態へと移行する。実稼動状態では、演算部７に入力される信号Ｖに対してＶｆを差し引いた（Ｖ−Ｖｆ）を真の入力値と判断することが可能となり、的確な明るさ認識を可能とするものである。
【００３１】
なお、以上の補正は外光の無い夜間、もしくは、意図的に外光を排除した空間で行う必要があるものである。
【００３２】
また、上記のように補正制御を開始するトリガは、最初の電源開始時（記憶部にＶｆのデータが無い状態を判断する）に設定しても良いが、接点やリモコンなどによる信号でも可能なものである。
【００３３】
また、本実施形態では、図１の（ａ）のように実設置環境においての補正を取り扱ったが、製造工程においても、後述する図１２のように変化の少ない環境を整えれば容易に応用可能なものである。
【００３４】
（実施形態２）
この実施形態２は、本発明の請求項２に対応しているものである。
【００３５】
実施形態２は、上述した実施形態１と類似するものである。この実施形態２と上述した実施形態１との相違点は、実施形態１では、照明器具２の出力と光センサ部３の出力信号との関係を２点計測によって検出した点をｎ点の計測によって検出している点にある。
【００３６】
実施形態１と同様に計測したｎ点のデータをテーブルとして記憶部６に記憶し、オフセット値を解析する。ｎ点のデータが図１１のような分布状態とするとき、この分布を図１１中の多項式で表されると考え、ｎ点の測定点を代入した（ｎ−１）次方程式からオフセット電圧Ｖｆを求めることが可能なものである。解を求めるには最小二乗法などを使用することができるものである。
【００３７】
（実施形態３）
この実施形態３は、本発明の請求項５に対応しているものである。
【００３８】
実施形態３は、上述した実施形態１と類似するものである。この実施形態３と上述した実施形態１との相違点は、実施形態１では、補正制御を外部から人為的トリガを与えることで動作させていたが、実施形態３では、自動的に補正を行わせるものである。すなわち、トリガを内部で発生させる構成部分を持つことが特徴である。
【００３９】
図９に実施形態３のブロック図を示す。実施形態１の構成に加えて、タイマ部９を持っており、電源投入後に、まずは補正処理を行うトリガを演算部７に送り、その後、カウントを開始して、一定カウント後に演算部７に対して再び補正処理を行うトリガ信号を発生するものである。このような手法をとることによって、回路を構成する部品劣化にも自動的に対応することが可能なものである。
【００４０】
また、図１０のような人センサ部１５も具備するような場合ならば、演算部７で人センサ部１５の検知回数をカウントすることでタイマ部９の代替とし、トリガとすることも可能なものである。
【００４１】
（実施形態４）
この実施形態４は、本発明の請求項３に対応しているものである。
【００４２】
本実施形態４は、上述した実施形態１と類似するものである。この実施形態４と上述した実施形態１との相違点は、システムが制御する照明器具２の出力と光センサ部３の出力信号との関係とを予め記憶部に用意したデータテーブルで変換を行い、直線性を与える処理を付加した点にある。
【００４３】
図５は、実施形態４のブロック図を示したものである。この照明器具２の出力と光センサ部３の電圧との関係が図６のような曲線で表される場合、実施形態１の手法では適正なＶｆを割り出すのは困難なものである。この時、図６の直線性を保持することができない原因が照明器具の出力特性に依存している場合を考えてみる。すなわち、照明器具２の出力特性が図７で示される場合を考えてみる。照明器具２の出力特性は既知の特性であるために、その特性の逆補正カーブを記憶部６に予め持つことは簡単なものである。このテーブルを参照して照明器具２の出力Ｎに対応した倍率を光センサ部３の出力信号に掛け合わせて補正を行えば、図６は、図８のような直線性を持つ特性に変換されるものである。この特性は、光センサ部３の電圧と照明器具２の出力との関係は保持していないが、Ｖｆは保持するので実施形態１の手法にてＶｆを求めることは可能なものとなる。
【００４４】
（実施形態５）
この実施形態５は、本発明の請求項６に対応しているものである。
【００４５】
図３は、実施形態５の構成を示したものである。この実施形態５と上述した実施形態１との相違点は、照度計１６による照度検出と検出した照度を演算部７へ送るリモコン１７にある。
【００４６】
また、図３中に示された照明制御装置本体１０の詳細を図４に示している。実施形態１の図１の（ｂ）との違いは、リモコン受信部１８を持つ点である。実施形態１では、自分の照明器具２への出力と光センサ部３の出力信号の関係を分析してＶｆを求めていたが、本実施形態５では、床面の照度と光センサ部３の出力信号の関係からＶｆを求める点にある。すなわち、床面照度Ｌとそのときの光センサ部３の出力信号Ｖを少なくとも２点以上（Ｌ１−Ｖ１、Ｌ２−Ｖ２とする）で測定して、実施形態１と同様に以下の式からＶｆを求める
Ｖｆ＝Ｖ１−｛（Ｖ２−Ｖ１）／（Ｌ２−Ｌ１）｝Ｌ１
ｏｒ
Ｖｆ＝Ｖ２−｛（Ｖ２−Ｖ１）／（Ｌ２−Ｌ１）｝Ｌ２
この時のＬ１、Ｌ２のデータは床面の照度計１６で測定したデータをリモコン１７を媒体として送信するものである。これにより図４のリモコン受信部１８でデータ受信し、演算部７へと送られるものである。Ｖ１、Ｖ２は、実施形態１と同様に、信号増幅部５より送られるものである。なお、本実施形態５も、実施形態１と同様に、外光の無い夜間、もしくは、意図的に外光を排除した空間で行う必要があるものである。
【００４７】
（実施形態６）
この実施形態６は、本発明の請求項７に対応しているものである。
【００４８】
実施形態６は、上述した実施形態１と類似するものであるが、限定された環境でのみ適用可能な発明である。したがって、これまでの実施形態のように設置後の環境での使用としては、困難であるが、製造工程などにおいて一意に定まる環境で大量にＶｆの調整を行う際に効果が現れるものである。
【００４９】
図１２に本実施形態６の構成を示している。
【００５０】
図１２に示すごとく、定められた大きさや形状の暗箱に照明制御装置本体１０を光が漏れないように設置して、対向する位置に一定光束の光源１９を配置しているものである。照明制御装置本体１０の詳細構成は、図１４に示されているものである。各部の機能は実施形態１と同様である。実施形態１とは、記憶部６に記憶されているデータが異なるものである。記憶部６には理想電圧が記憶されているものである。理想電圧とは、図１２という一意に定められた環境において、オフセット値が無かった場合の出力電圧αのこととするものである。
【００５１】
任意のオフセットを持つ照明制御装置本体１０を図１２のように設置すると、演算部７では、信号増幅部５からの電圧を受け取るものである。この電圧と記憶部６に記憶されている理想電圧との大小を比較し、オフセット値を割り出して演算部７で補正するものである。
【００５２】
図１３に例を示す。図中に示した▲１▼が理想的な特性であり、▲２▼が正のオフセット値を持つ場合、▲３▼が負のオフセット値を持つ場合である。▲２▼の場合は、信号増幅部５から演算部７にｉ［Ｖ］が入力されるものである。ｉ＞αであるので、（ｉ−α）がオフセット値として認識され、信号増幅部５から入力される電圧から（ｉ−α）を差し引いた値を真値とするものである。▲３▼の場合は、ｊ＜αであるので、（α−ｊ）がオフセット値として認識され、補正されるものである。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の照明制御装置によると、オフセット電圧の正負に関わらず検出して補正することができるものである。つまり、光入力変換値を用いた演算および制御に及ぼす影響を、初期および長期において軽減することができるものである。
【００５４】
そして、施工後に設置状態でオフセット補正が可能となるので、製造段階でオフセットの調整工程を設けなくても現場での対応ができるものである。また、設置後も随時補正処理を行うことができるものであるので、経年変化によるオフセット値の変動に対しても、容易に対処することができるものとなる。さらに、少なくとも２点の明るさ状態を知ることで、オフセット補正ができるものであるので、実際の運用段階での補正も利用者の使用をほとんど制限することなく、使用することができるものである。
【００５５】
その上、オフセットの検出を自動化する手法をソフト的に実現可能であるために、容易に自動検出および補正ができるものである。しかも、ソフト的な自動化処理をスケジュール化することで、定期的なオフセット調整を行うことができるものであり、施工時のオフセットの検出から経年変化のリフレッシュまでも利用者の使用を制限することなく自動化することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態１に係る照明制御装置の構成を示した概略図であり、（ｂ）は、（ａ）の照明制御装置本体の詳細を示したブロック図である。
【図２】本発明の照明制御装置において、照明器具の調光率の変化に伴う光センサ部への入射光量が比例関係にある場合、調光率と光センサ部の出力信号との関係を示したグラフ図である。
【図３】本発明の実施形態５に係る照明制御装置の構成を示した概略図である。
【図４】図３の照明制御装置本体の詳細を示したブロック図である。
【図５】本発明の実施形態４に係る照明制御装置において、照明制御装置本体の詳細を示したブロック図である。
【図６】本発明の実施形態４に係る照明制御装置において、照明器具の出力と光センサ部の電圧との関係が曲線で表される場合を示したグラフ図である。
【図７】本発明の実施形態４に係る照明制御装置において、照明器具の出力特性を示したグラフ図である。
【図８】本発明の実施形態４に係る照明制御装置において、照明器具の出力と光センサ部の電圧との関係が直線で表される場合を示したグラフ図である。
【図９】本発明の実施形態３に係る照明制御装置において、照明制御装置本体の詳細を示したブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態３に係る照明制御装置において、図９とは別の照明制御装置本体の詳細を示したブロック図である。
【図１１】本発明の実施形態２に係る照明制御装置において、照明器具の出力と光センサ部の電圧との関係を示したグラフ図である。
【図１２】本発明の実施形態６に係る照明制御装置の構成を示した概略図である。
【図１３】本発明の実施形態６に係る照明制御装置において、光源の光束と光センサ部の電圧との関係を示したグラフ図である。
【図１４】本発明の実施形態６に係る照明制御装置において、照明制御装置本体の詳細を示したブロック図である。
【図１５】本発明の従来例１に係る照明制御装置を示した概略図である。
【図１６】図１５の従来例に用いられる増幅回路部を示した概略図である。
【符号の説明】
２　　照明器具
３　　光センサ部
６　　記憶部
７　　演算部
８　　照明制御部
【図１】
2004134231.tif 000003
【図２】
2004134231.tif 000004
【図３】
2004134231.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004134231.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004134231.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2004134231.tif 000012
【図１１】
2004134231.tif 000013
【図１２】
2004134231.tif 000014
【図１３】
2004134231.tif 000015
【図１４】
2004134231.tif 000016
【図１５】
2004134231.tif 000017
【図１６】
2004134231.tif 000018