(57)【要約】  本発明は、コンフィギュラブルな輝度分布を有するコンフィギュラブルな光効果を作り出すように制御可能な、照明要素３４のアレイ３２を備える照明システム３０を提供する。コントローラ３８が、第１の位置２１から第２の位置２２への光効果の移行を達成するようにコンフィギュレーションされており、光効果のエッジは、移動の見かけの滑らかさを改善するように、移行の持続時間中に変換される。
2020515017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明要素のアレイであって、前記照明要素のそれぞれは、コンフィギュラブルな光出力強度を有する、照明要素のアレイと、
前記アレイに動作可能に結合されており、コンフィギュラブルな場所においてコンフィギュラブルな光効果を生成するために、前記照明要素の前記光出力強度を個別に制御するようにコンフィギュレーションされている、コントローラであって、前記コンフィギュラブルな光効果が、規定のエッジ急峻度を呈するコンフィギュラブルな輝度分布を有するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、第１の場所における現在の光効果を、前記第１の場所から空間的に隔てられている第２の場所に、前記第１の場所と前記第２の場所との間の経路に沿って移行させるように前記コントローラに指示する制御命令に応答し、
前記コントローラは、前記現在の光効果の前記輝度分布の前記エッジ急峻度を、前記経路に沿った前記現在の光効果の移行の持続時間中に低減するように適合されており、
前記制御命令は、前記現在の光効果が前記第１の場所から前記第２の場所に前記経路に沿って移行される速度を指示し、前記コントローラは、前記速度が規定の閾値速度レベルを下回る場合に前記エッジ急峻度を低減するように適合されている、
照明システム。
【請求項２】
前記コントローラは、予め定義された閾値を前記急峻度が超過する場合にのみ前記エッジ急峻度を低減するように適合されている、請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記アレイは、規定のピッチを有し、前記コントローラは、前記輝度分布の前記エッジの幅を特定するように、及び特定された前記幅が前記規定のピッチの幅よりも小さい場合にのみ前記エッジ急峻度を低減するように適合されている、請求項１又は２に記載の照明システム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記輝度分布の前記エッジ急峻度を低減する際に前記光効果の一定の全光束を維持するように適合されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項５】
前記コントローラは、前記光効果によってカバーされる総面積を増大させることにより、及び前記光効果の前記エッジを、面積の前記増大へと外向きに分散させることにより、前記エッジ急峻度を低減するように適合されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項６】
前記第２の場所における移行された前記光効果は、前記第１の場所における前記光効果とは異なる、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項７】
前記現在の光効果の前記輝度分布は、少なくとも部分的にガウス分布に従い、前記コントローラは、前記ガウス分布の幅を増大させることにより、前記分布の前記エッジ急峻度を低減するように適合されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項８】
前記閾値速度レベルが、５ｍ／ｓ、２ｍ／ｓ、又は１ｍ／ｓである、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項９】
前記照明要素の前記光出力強度は、特定のリフレッシュ時間を必要とするリフレッシュレートを有し、ある１つの照明要素から前記照明要素の隣接照明要素への前記光効果の移動は、特定の移動時間を有し、
前記移動時間は、前記リフレッシュ時間よりも大きいか、又は、前記移動時間は、前記リフレッシュ時間の２倍である、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１０】
前記アレイの前記照明要素が、交差軸のセットによって画定されるグリッド構成として配置されており、前記コントローラは、前記第１の場所と前記第２の場所との間の前記経路の少なくとも一部分が前記グリッドを画定する前記軸のいずれかに対して規定の閾値角度を超過する角度で延びている場合にのみ、前記エッジ急峻度を低減するように適合されている、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１１】
前記制御命令を受けるために、前記照明システムは、前記コントローラに通信可能に結合されるデータ通信インタフェースを備え、オプションとして、前記データ通信インタフェースは、１つ以上のユーザ入力コマンドを受けるためのものである、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記エッジ急峻度を連続的に低減するように適合されている、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１３】
照明要素のアレイの制御によりコンフィギュラブルな光効果を生成する方法であって、前記照明要素はそれぞれ、コンフィギュラブルな光出力強度を有し、前記コンフィギュラブルな光効果は、規定のエッジ急峻度を呈するコンフィギュラブルな輝度分布を有し、前記方法は、
第１の場所における現在の光効果を、前記第１の場所から空間的に隔てられている第２の場所に、前記第１の場所と前記第２の場所との間の経路に沿って移行させるように、前記照明要素を制御するステップと、
前記現在の光効果の前記輝度分布の前記エッジ急峻度を前記経路に沿った前記現在の光効果の移行の持続時間中に低減するステップと、
下回るとエッジ急峻度の低減がアクティブにされる閾値速度レベルを設定するステップと
を含む、方法。
【請求項１４】
前記エッジ急峻度は、前記急峻度が予め定義された閾値を超過する場合にのみ低減される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記輝度分布の前記エッジ急峻度は、前記光効果の一定の全光束を維持しつつ低減される、請求項１３又は１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立して制御可能なＬＥＤのアレイを使用して、コンフィギュラブルな光効果を作り出すように動作可能な、照明システムに関し、特に、第１の場所から第２の異なる場所に光効果を移行させるようにコンフィギュレーションされている、そのような照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
照明要素のアレイが、コンフィギュラブルな光効果を作り出すように制御され得ることは既知である。アレイの要素の協調制御を通じて、多種多様な静的又は動的光効果が達成可能である。照明要素のアレイは、空間内の入射面上に光効果を投射するためのものであってもよく、又は、アレイ自体の光出力面にわたって（例えば、行列標識の一部として）光効果を作り出すためのものであってもよい。
【０００３】
特定の用途に関しては、コンフィギュラブルな位置を有する光効果を作り出すことが望ましく、その光効果は、第１の場所から第２の場所に滑らかに移行されてもよい。このことは、例えば、コンフィギュラブルな投射場所を有する、スポットライト効果であってもよい。
【０００４】
そのような光効果の移行は、典型的には、第１の場所から第２の場所への、アレイにわたる光効果の移動の外観を与えるように、光効果を形成する照明要素の選択を動的にリコンフィギュレーションすることによって達成される。特に、アレイの照明要素は、アレイ上の第１の場所で、特定の光輝度分布を有する光出力を作り出し、次いで、この第１の場所から第２の場所に、この輝度分布を遷移させるように制御される。
【０００５】
輝度分布が、明瞭に画定されたエッジ又は境界を有する場合（例えば、エッジが、分布にわたって適用されている均一な高い強度レベルから、ゼロレベルへの、強度のステップ変化によって画定されている場合）、アレイにわたる滑らかな輝度分布の移動は、達成することが困難である。特に、分布の移動は、要素間での一連のジャンプとして実行されなければならず、それにより遷移は、アレイにわたる一連の離散的ステップの外観を作り出す。この結果、動きの最大分解能（又は、滑らかさ）は、アレイの分解能（すなわち、ピッチ）によって制約される。アレイのピッチが大きくなるほど、光効果の動きは、より断片化されて見えることになる。
【０００６】
明瞭に画定された境界を有する光効果は、極めて一般的であり、例えば、特定の形状、図形、ましてはテキスト事項が、鮮明かつ良好に画定された方式で出力されることが所望される場合に、特に望ましいものであり得る。効果の動的な動きが作り出される場合に、そのような光効果の、より滑らかな遷移を可能にすることは、審美的理由から非常に望ましいであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
それゆえ、第１の場所から第２の場所に遷移するように制御される際に知覚される、そのような光効果の動きの滑らかさを、改善するための手段が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、請求項によって定義される。
【０００９】
本発明の一態様によれば、照明要素のアレイであって、照明要素のそれぞれが、コンフィギュラブルな光出力強度を有する、照明要素のアレイと、アレイに動作可能に結合されており、コンフィギュラブルな場所においてコンフィギュラブルな光効果を生成するために、照明要素の光出力強度を個別に制御するようにコンフィギュレーションされている、コントローラであって、コンフィギュラブルな光効果が、規定のエッジ急峻度を呈するコンフィギュラブルな輝度分布を有する、コントローラと、を備え、コントローラが、第１の場所における現在の光効果を、第１の場所から空間的に隔てられている第２の場所に、第１の場所と第２の場所との間の経路に沿って移行させるようにコントローラに指示する、制御命令に応答し、コントローラが、現在の光効果の輝度分布のエッジ急峻度を、経路に沿った現在の光効果の移行の持続時間中に、低減するように適合されており、上述の制御命令が、現在の光効果が経路に沿って第１の場所から第２の場所に移行される速度を更に指示し、コントローラが、速度が規定の閾値速度レベルを下回る場合にのみ、エッジ急峻度を低減するように適合されてもよい、照明システムが提供される。
【００１０】
本発明は、光効果のレンダリングに対して分割モード手法を実施する構想に基づくものであり、特に、光効果のエッジは、効果が移動するように制御されているか、又は、静的なまま維持されるように制御されているかに応じて、異なる方式でレンダリングされる。光効果が静的である時間中、光効果を形成している輝度分布のエッジは、任意の所望の急峻度を有してもよい。しかしながら、光効果が移動している時間中、光効果のエッジは、急峻度の低減を達成するように（又は、少なくとも、既に急峻度が規定の閾値を下回っていることを確実にするように）制御される。結果として、エッジにおける効果の強度の減退を、より大きい距離、特に、アレイのピッチに対して、より大きい距離にわたって分散させることによって、エッジは、移行の過程で不鮮明化又は緩和される。それゆえ、光効果のエッジを不鮮明化又は分散させることによって、光効果の並進移動の視覚的影響が低減されるが、これは、照明要素間で光効果が移動する際に、光効果の位置における、そのような明瞭なジャンプの外観が存在しないためである。むしろ、より分散された光効果の移動が、アレイにわたる、輝度分布のより漸進的で波状の進行の印象を作り出す。
【００１１】
例として、静止時に、輝度分布が、エッジにおいて、強度のステップ変化によって境界が明示されており、単一の照明要素のみのステップにおいて、強度が、比較的高いレベルからゼロレベルへと急落していることを特徴とする、光効果を考察する。輝度分布は、例えば、方形波に類似していてもよい。本発明の実施形態によれば、光効果のあらゆる移動の開始時に（又は、そのような移動の直前に）、光効果の境界は、より漸進的な強度の下落を描写するように、例えば、いくつかの照明要素にわたって分散するように変換され得る。この光効果の移動は、方形波様の光効果の移動よりも滑らかな外観を有する。
【００１２】
更には、第２のケースでは、より多くの照明要素にわたってエッジが分散されているため、照明要素の異なるセットに光効果を再配置することなく、光効果の見かけの並進移動の印象を作り出すための追加的な能力が導入される。このことは、（効果全体を並進移動させることによってではなく）既に照明されている照明要素にわたって、単に輝度分布を所与の方向に僅かに歪曲させることによって達成される。分布を歪曲させることによって、輝度分布の中心が結果としてシフトされてもよく、光効果の全体的な位置が変化したという印象を与える。分布の歪曲は、それゆえ、単一の照明要素の幅よりも小さい量での、光効果の見かけの並進移動を可能にする。
【００１３】
このことを、アレイにわたる、光効果の適切なタイミングの照明要素間のシフトと組み合わせることによって、任意の所望の距離を通過する光効果の移行は、滑らかさ及び連続性の著しい向上を伴って達成されることができる。生成される効果は、本質的に、一連の離散的ステップで形成された移動とは対照的に、アレイにわたって移動する、強度の伝搬進行波の効果である。
【００１４】
光効果を、動きの時間中のみエッジ急峻度が低減されるように制御することによって、静的な時間中、より明瞭に画定された光効果が維持されることができる。上述されたように、静的な場合には、放出される光効果の再現の鮮明性及び正確性の理由から、（より大きいエッジ急峻度を有する）より明瞭に画定された境界が好ましい場合がある。このことは、例えば、正確な形状、パターン、絵、又はテキスト事項をレンダリングする場合に、特に重要であり得る。
【００１５】
本開示の目的上、「エッジ急峻度」とは、一般に、任意のレンダリングされた光効果の境界で生じる、強度の下落の急峻度を指す。これは、レンダリングされた光効果のエッジで生じる、強度の勾配の傾きを指す場合もある。例えば、考えられる最も急峻なエッジは、（例えば、光効果の範囲にわたって均一に適用されている）比較的高い強度レベルと、ゼロ強度レベルとの間の、強度のステップ変化によって形成されたものであってもよい。次に急峻なエッジは、２つのみの照明要素にわたって生じる強度の下落（１００％〜５０％〜０％に低下する強度）によって画定されてもよい。光効果のエッジにおいて照明要素の強度を適切に制御することによって、強度の低下率が調節されることができ、エッジは、様々な空間距離にわたって分散することができる。
【００１６】
エッジ急峻度の低減は、光効果の動きの開始に先立って実行されてもよく、又は、光効果の移動の間に実行されてもよい。低減は、光効果の可能な限り多くの移行に関して、エッジの遷移が適所に存在するように、動きの開始に先立って（又は少なくとも、動きの開始後、可能な限り速やかに）完了させることが好ましい場合がある。
【００１７】
用語「輝度分布」とは、輝度の空間分布を指すものであり、輝度は、所与の方向に進行する光の、単位面積当たりの光度（単位カンデラ毎平方メートル）の光度測定値（単位立体角当たりの波長加重出力）である。この特定の物理量は、本発明の効果を特徴付け及び定義するために、本出願において使用されるが、当業者には、この量と他の関連する測光量（例えば、光束発散度分布など）との間に存在する、様々な１対１の関係を考慮すると、いくつもの他の量が、本発明を特徴付け及び説明するために、同様に良好に使用されることが可能である点が、当然理解されるであろう。輝度との関連は、本発明にとって必須ではなく、単に、本発明の光学特性を説明及び定義する、１つの特に簡便かつ有用な方法を表すものに過ぎない。
【００１８】
光効果の移動における動的アーチファクト（すなわち、その動きの不連続性）の視認性は、光効果が移動している速度に強く関連するものであり、効果が速く移動しているほど、アーチファクトは目立たなくなり、逆もまた同様である。それゆえ、上述の制御命令が、現在の光効果が経路に沿って第１の場所から第２の場所に移行される速度を更に指示する場合、コントローラは、速度が規定の閾値速度レベルを下回る場合にのみ、エッジ急峻度を低減するように適合されてもよく、その結果、コントローラに対する負荷が少なくなり、より速い光効果の移動速度を可能にする。閾値速度レベルは、予め定義され、例えば、コントローラと一体のメモリ内に、又はコントローラに通信可能に結合されているメモリ内に、ローカルで記憶されてもよく、あるいは、好適なリモート通信チャネルを介して、コントローラにリモートで提供されてもよい。コントローラは、特定のリフレッシュ時間を必要とする特定のリフレッシュレートで、上述の照明要素の光出力強度を、個別に制御及び更新する。ある１つの照明要素から、隣接照明要素への、特定の速度レベルでの光効果の移動は、特定の移動時間を必要とする。閾値速度レベルは、移動時間及びリフレッシュ時間の観点から定義されてもよい。それゆえ、エッジ急峻度の低減を開始するための閾値速度レベルは、例えば、移動時間がリフレッシュ時間よりも大きいか、又は、例えば、移動時間がリフレッシュ時間の２倍である場合として、予め定義されてもよい。あるいは、閾値速度レベルは、ｍ／ｓで表される厳密な値として定義されてもよく、例えば、閾値速度レベルは、５ｍ／ｓ、２ｍ／ｓ、又は１ｍ／ｓである。これらの値を下回ると、エッジ急峻度の低減が、照明システムにおいてアクティブにされる。
【００１９】
１つ以上の実施形態によれば、コントローラは、予め定義された閾値を急峻度が超過する場合にのみ、エッジ急峻度を低減するように適合されてもよい。エッジが、主観的に許容可能な滑らかさを伴う光効果の遷移を可能にするために、既に十分に浅い場合には、急峻度を更に低減することは、必要ないであろう。十分に浅いエッジは、例えば、少なくともアレイのピッチの特定の倍数よりも大きい距離にわたって延在する、エッジであってもよい。この倍数は、許容可能な遷移の滑らかさについての主観的判断に従って、予め定義されてもよい。エッジが閾値急峻度と比較される、初期分析ステップを更に含むことによって、急峻度低減を適用することが必要であるか否かが判定されることができ、及び、必要ではない場合には、コントローラの処理リソースを潜在的に節約することができる。
【００２０】
閾値は、任意の好適な方式で、例えば、輝度分布のエッジにおける強度下落の傾きの観点から、又は、例えば、上述の強度下落が延在している距離（この距離は、例えば、空間単位で定義されるか、又は照明要素の倍数の観点から定義される）の観点から、定量化されてもよい。
【００２１】
規定の閾値は、予め定義され、コントローラによって、例えば、コントローラと一体のメモリ内に、又はコントローラと通信可能に結合されているメモリ内に、ローカルで記憶されてもよい。あるいは、コントローラは、上述の閾値にアクセスするか又は閾値を提供されるための、クラウドベースのサーバなどのリモートサーバ又は他のリモートデータソースと接続するための手段を備えてもよい。
【００２２】
閾値を定義する１つの手段は、アレイのピッチの観点からであってもよい。例えば、少なくとも１つのセットの実施形態によれば、アレイは、規定のピッチを有し、コントローラは、輝度分布のエッジの幅を特定するように、及び、特定された幅が規定のピッチの幅よりも小さい場合にのみ、エッジ急峻度を低減するように適合されてもよい。「ピッチ」とは、アレイの隣接照明要素間の離隔距離を意味する。これらの実施形態によれば、輝度分布のエッジが、隣接照明要素の各ペア間の距離よりも小さい距離にわたって延在する場合にのみ、エッジ急峻度が低減される。この結果、エッジが上述のステップ変化タイプの境界を形成し、単一の照明要素のみの過程で、高いレベルからゼロレベルに急落している場合のみに、エッジ急峻度の低減を事実上限定する。
【００２３】
エッジの「幅」は、例えば空間的に定義されてもよい。幅は、例えば、発光分布の最大強度の点と、発光分布の最小強度の点、すなわち、強度が規定の閾値を下回ったか又はゼロになった、最大強度の点に対する発光分布の最近点との間の、距離として定義されてもよい。しかしながら、例えば、非空間的に（例えば、照明要素の倍数の観点から）定義されるか、又は発光分布の種々の基準点間に延びている、任意の他の好適なエッジ幅の定義もまた使用されてもよい。
【００２４】
幅は、レンダリングされた光効果の形状に応じて、異なる方式で測定及び画定されてもよい。全ての場合において、エッジの幅は、輝度分布の中心から外向きに延びる方向で測定される。光効果が、例えば円形又は楕円形である場合には、幅とは、半径方向幅を意味してもよい。
【００２５】
上記の実施形態の更なる変形形態では、エッジの閾値幅は、アレイの規定のピッチの、より大きい倍数の観点から定義されてもよい。
【００２６】
好ましい実施例によれば、コントローラは、輝度分布のエッジ急峻度を低減する際に、光効果の全光束を一定に維持するように適合されてもよい。このことにより、変換を実行する視覚的影響を低減して、観察者に対して、よりシームレスに遷移をレンダリングしてもよい。「一定の光束」とは、光効果の一定の出力（例えば、発光出力）を意味し得る。コントローラは、光効果を形成する照明要素の総出力又は総光束が、エッジ急峻度の変換の前後で同じであることを確実にしてもよい。
【００２７】
エッジの変換が、光効果のサイズを増大させない場合、このことは、光効果の新たに拡大されたエッジ領域内の要素のうちの一部の、出力の低減を補償するために、照明要素のうちの一部（例えば、分布内で、より中心に位置決めされているもの）の出力強度を増大させることを必要とし得る。
【００２８】
少なくとも１つのセットの実施形態によれば、コントローラは、光効果によってカバーされる総面積を増大させ、光効果のエッジを、面積の増大へと外向きに分散させることによって、エッジ急峻度を低減するように適合されている。全光束が、これらの実施形態内で維持される場合、光効果を形成する照明要素のいずれに関しても、出力又は光束の増大が必要とされなくてもよい。むしろ、全光束の維持は、拡張されたエッジ領域で新たに追加される光効果によって、追加の光束がもたらされることを考慮に入れるように、より中心の照明要素のうちの一部の出力又は光束を低減することを必要とし得る。
【００２９】
光効果のサイズを拡張することによって、エッジ急峻度の低減を達成することは、特に、最初に比較的少数の照明要素によって光効果が生成されている場合に、一般に好ましいものであり得る。この場合、サイズを拡大することなく、エッジの必要な分散を達成することは、困難であり得る。更には、上述のように、サイズを増大させることなく急峻度の低減を達成すると共に、一定の全光束もまた維持することは、光効果を形成する照明要素の少なくとも一部分の出力強度を増大させることを必要とする。このことは、エッジの平坦化の際の、強度を増大させるための能力を残しておくように、それらの照明要素の最大能力よりも最初は低いレベルで光効果を照射することを必要とするため、望ましくない場合がある。それゆえ、一般に、静的光効果は、光効果のサイズを増大させることによってエッジ急峻度の低減が達成される場合よりも、薄暗くなる恐れがある。
【００３０】
１つ以上の実施例によれば、光効果は、第１の位置と第２の位置との間で、例えば形状が変化するように制御されてもよく、それにより、第２の場所における移行された光効果は、第１の場所における光効果とは異なる。この遷移は、移行の持続時間全体にわたって、滑らかで連続的な方式で実行されてもよく、又は、例えば移行の開始時若しくは終了時に、全て一度に実行されてもよい。
【００３１】
少なくとも１つのセットの実施形態によれば、現在の光効果の輝度分布は、少なくとも部分的にガウス分布に従ってもよく、コントローラは、ガウス分布の幅を増大させることによって、分布のエッジ急峻度を低減するように適合されてもよい。分布は、「切断ガウス」分布に従ってもよく、強度は、分布のエッジにおける規定の点で、不連続的にゼロに下落する。ガウス分布の幅は、例として、ガウス分布の半値全幅（full width at half maximum；ＦＷＨＭ）によって定量化されてもよい。ＦＷＨＭは、典型的には、分布のエッジの幅に対応しない場合があるが（典型的には、分布のまさに境界における、人為的切断点にまで至ることがないため）、エッジの幅の代表的パラメータ化をもたらすものであり、これは、ＦＷＨＭが増大すると、それに応じてエッジ幅もまた増大するためである。
【００３２】
光効果の速度に加えて、動的アーチファクトの視認性はまた、アレイを形成する要素の配列軸（例えば、正方形アレイの場合の、行及び列の方向）に対する、効果の進行の方向にも強く依存する。特に、光効果の動きが、配列軸のいずれかと平行に延びる場合、動きの不連続性の視認性は、著しく低減され得る。進行の軌跡が、完全に平行な配列から次第に逸脱するにつれて、視認性は、不連続性が視覚的に許容不能となる点に達するまで、着実に増大する。
【００３３】
それゆえ、少なくとも１つのセットの実施形態によれば、アレイの照明要素が、交差軸のセットによって画定されるグリッド構成として配置されている場合、コントローラは、第１の場所と第２の場所との間の経路の少なくとも一部分が、上述のグリッドを画定する軸のいずれかに対して、規定の閾値角度を超過する角度で延びている場合にのみ、エッジ急峻度を低減するように適合されてもよい。閾値角度は、例えば、動きアーチファクトの視認性が許容不能となる点についての主観的判断に従って、予め定義されてもよい。
【００３４】
光効果の経路が非直線状である場合、エッジは、角度偏差閾値を超過している経路の部分にわたって急峻度を低減するように、及び、閾値を超過していない部分にわたってエッジ急峻度を復元するように、光効果の移行の全体を通して動的に変化されてもよい。
【００３５】
１つ以上の実施形態によれば、照明システムは、上述の制御命令を受けるために、コントローラに通信可能に結合される、データ通信インタフェースを更に備えてもよく、オプションとして、データ通信インタフェースは、１つ以上のユーザ入力コマンドを受けるためのものである。
【００３６】
本発明のいずれかの実施形態によれば、コントローラは、エッジ急峻度を連続的に低減するように適合されてもよい。「連続的」とは、急峻度が、不連続的に変更されるのではなく、初期の急峻度から、変更された、より低い急峻度に、漸進的に遷移されることを意味する。このことにより、遷移の視覚的影響を低減して、遷移プロセスの審美的特質を向上させてもよい。
【００３７】
１つ以上の実施形態によれば、アレイは、例えば、アレイの光出力を誘導及び／又は集束するための光学要素を更に備える、包囲型照明ユニット内に含まれてもよい。コントローラは、例えば、そのような包囲型照明ユニット内に組み込まれて、アレイにローカルで設けられてもよい。あるいは、コントローラは、アレイに対してリモートであってもよく、それら２つは、好適な通信チャネルを介してのみ動作可能に関連付けられている。上述の通信チャネルは、例えば、有線若しくは無線ネットワークリンク、及び／又はインターネットベースの接続であってもよい。
【００３８】
本発明の更なる態様による実施例は、照明要素のアレイの制御を通じて、コンフィギュラブルな光効果を生成する方法であって、照明要素がそれぞれ、コンフィギュラブルな光出力強度を有し、コンフィギュラブルな光効果が、規定のエッジ急峻度を呈するコンフィギュラブルな輝度分布を有し、方法は、第１の場所における現在の光効果を、第１の場所から空間的に隔てられている第２の場所に、第１の場所と第２の場所との間の経路に沿って移行させるように、照明要素を制御するステップと、現在の光効果の輝度分布のエッジ急峻度を、経路に沿った現在の光効果の移行の持続時間中に、低減するステップと、下回るとエッジ急峻度の低減がアクティブにされる、閾値速度レベルを設定するステップとを含む、方法を提供する。
【００３９】
上述のように、エッジ急峻度は、特定の実施例では、予め定義された閾値を急峻度が超過する場合にのみ、低減されてもよい。
【００４０】
更には、上述のアレイが、規定のピッチを有する場合、方法は、輝度分布のエッジの幅を特定するステップと、特定された幅が規定のピッチの幅よりも小さい場合にのみ、エッジ急峻度を低減するステップとを含んでもよい。上述のように、アレイのピッチは、エッジの初期の急峻度を評価するための好適なメトリックをもたらし、エッジが、光効果の十分に滑らかな動きを可能にするために、既に十分に浅い場合には、エッジを不必要に変換することを回避してもよい。
【００４１】
１つ以上の実施形態によれば、輝度分布のエッジ急峻度は、光効果の一定の全光束を維持しつつ低減されてもよい。上述のように、このことは、エッジ遷移の視覚的影響を低減し得る。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
ここで、本発明の実施例が、添付図面を参照して詳細に説明される。
【図１】急峻なエッジの光効果及び浅いエッジの光効果のそれぞれの、輝度分布（位置の関数としての光度）を示す。
【図２】図１の輝度分布のそれぞれの、エッジ幅を示す。
【図３】照明要素のアレイのピッチの０．７倍で並進移動された、図１の輝度分布を示す。
【図４】図３の並進移動された分布のそれぞれの、中心のシフトを示す。
【図５】本発明の一実施形態による、例示的な照明システムを概略的に示す。
【図６ａ】本発明による光効果の移行を達成するために、図５の照明システムによって実施される、制御ステップを概略的に示す。
【図６ｂ】本発明による光効果の移行を達成するために、図５の照明システムによって実施される、制御ステップを概略的に示す。
【図６ｃ】本発明による光効果の移行を達成するために、図５の照明システムによって実施される、制御ステップを概略的に示す。
【図６ｄ】本発明による光効果の移行を達成するために、図５の照明システムによって実施される、制御ステップを概略的に示す。
【図７ａ】異なる急峻度のエッジを有する光効果に関する、異なる観察可能な動きの経路を示す。
【図７ｂ】異なる急峻度のエッジを有する光効果に関する、異なる観察可能な動きの経路を示す。
【図７ｃ】異なる急峻度のエッジを有する光効果に関する、異なる観察可能な動きの経路を示す。
【図７ｄ】異なる急峻度のエッジを有する光効果に関する、異なる観察可能な動きの経路を示す。
【図７ｅ】異なる急峻度のエッジを有する光効果に関する、異なる観察可能な動きの経路を示す。
【図８ａ】２つの例示的な光効果の表現を、それぞれのビットマップ画像の観点から概略的に示す。
【図８ｂ】２つの例示的な光効果の表現を、それぞれのビットマップ画像の観点から概略的に示す。
【図９】アレイの配向軸に対する、アレイにわたる光効果の動きの種々の方向を、概略的に示す。
【図１０】本発明の１つ以上の実施形態による照明要素のアレイを組み込んでいる、例示的な照明デバイスを概略的に示す。
【図１１】図１０の例示的照明デバイスの光学機能を概略的に示す。
【図１２】図１０の照明デバイスの光学系の光軸と、照明デバイスによってスポットライトが投射される方向との間の、角度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明は、コンフィギュラブルな輝度分布を有するコンフィギュラブルな光効果を作り出すように制御可能な、照明要素のアレイを備える照明システムを提供する。コントローラが、第１の位置から第２の位置への光効果の移行を達成するようにコンフィギュレーションされており、光効果のエッジは、移動の見かけの滑らかさを改善するように、移行の持続時間中に変換される。
【００４４】
本発明の実施形態は、より浅いエッジを有する光効果が、明瞭に画定された（急峻な）エッジを有する光効果よりも、アレイにわたる光効果の滑らかな見かけの動きを可能にするという洞察に基づく。このことは、急峻なエッジの光効果に関しては、輝度分布を歪めるか又は変形させることなく、照明要素全体の幅未満で光効果を画定する強度プロファイルをシフトさせることが不可能であり、それにより、見かけの動きにアーチファクトを生じさせるという事実に、部分的に起因する。これは、光効果の移動の分解能（又は、滑らかさ）が、アレイの分解能に事実上制限されるためであり、すなわち、分布が、単一の照明要素のステップでのみ移動可能であるためである。対照的に、滑らかなテーパ状のエッジを伴う強度プロファイルを有する光効果に関しては、単に輝度分布を少量歪曲させることによって、単一の照明要素よりも小さい距離で強度プロファイルをシフトさせることが可能である。
【００４５】
この現象は、急峻なエッジの光効果１２及び浅いエッジの光効果１４のそれぞれを、単一の照明要素の幅の０．７倍の距離でシフトさせる効果を示す、図１〜図４に概略的に示されている。図１及び図２は、初期の非シフト状態における、２つの光効果の輝度分布を示す。図は、単一の次元における光効果を示しているが、原理は、２次元の輝度分布にまで及ぶ。
【００４６】
図１の左上及び右上の画像は、それぞれ、第１の強度分布１２及び第２の強度分布１４を、相対強度（ｘ軸）対距離（ｙ軸、任意の単位）のグラフとして示している。左下及び右下の画像は、輝度分布を形成する照明要素のセット、及びそれらの対応の強度出力の観点からの、同じ輝度分布を示している。ｘ軸は、アレイ内の照明要素のインデックス番号を表し、一方で、ｙ軸は、各照明要素の相対強度出力を表す。見られ得るように、急峻なエッジの輝度分布１２は、それぞれが均一な強度出力（相対強度１）で照明されている、隣接して位置決めされた６つの照明要素のセットから形成されている。対照的に、浅いエッジの輝度分布は、図１の右上画像に示される分布１４を集合的に画定する、滑らかに変化する光強度出力のセットによって、１６個の隣接照明要素のセットが照明されることによって形成されている。
【００４７】
図２は、第１の輝度分布及び第２の輝度分布のそれぞれの、対応のエッジ幅を概略的に示す。急峻なエッジの輝度分布１２に関しては、強度は、単一の照明要素の過程で、均一な最大強度レベルからゼロ強度へと急激に低下する。それゆえ、第１の輝度分布に関しては、エッジ幅１８は、単一の照明要素の幅と等しいものとして定義されてもよい。
【００４８】
浅いエッジの輝度分布１４に関しては、強度は、８つの照明要素の過程で、最大相対強度１から０の相対強度へと、漸進的に低下する。それゆえ、第２の輝度分布に関しては、エッジ幅２０は、８つの照明要素の幅に等しいものとして定義されてもよい。
【００４９】
図２はまた、第１の輝度分布１２及び第２の輝度分布１４のそれぞれの、中心点２４も示しており、中心点２４は、両側における強度の合計（又は、両側での輝度分布の定積分）が等しい点である。輝度分布の中心２４は、典型的には、アレイ上に表示された場合の、又はアレイによって入射面上に投射された場合の、分布の全体的な「場所」又は位置であると、観察者によって知覚される点を表す。
【００５０】
図３、図４は、それぞれが単一の照明要素の幅の０．７倍に等しい距離でシフトされている（すなわち、それらの中心点２４がシフトされている）、第１の輝度分布及び第２の輝度分布を示す。図４の矢印２８は、この移動の方向を示しており、図４の画像のそれぞれにおいて、各分布の中心点２４が、達成されたシフトを反映するように、極めて僅かに左方向に移動していることが分かる。
【００５１】
図３は、第１の輝度分布１２及び第２の輝度分布１４のそれぞれに対する効果を示す。急勾配の分布１２に関しては、照明要素の非整数倍の、分布中心２４のシフトは、分布の全体的な形状及びプロファイルを歪ませる効果を有することが分かる。特に、照明要素が、より多くの総数の（ここでは、６つではなく、８つに及ぶ）照明要素にわたって強制的に分散されており、光効果の２つのエッジが、著しく非対称であることにより、歪んだ外観を与えていることが分かる。それゆえ、急峻なエッジの輝度分布１２は、整数の値照明要素ステップで並進移動される場合にのみ、歪みのない形態で並進移動されることができる点が分かる。急峻なエッジの光効果１２の移動は、アレイのピッチのサイズによって事実上制限される。
【００５２】
対照的に、浅いエッジの輝度分布１４に関しては、分布の中心の非整数シフトは、分布全体において、いかなる顕著な歪みももたらさないことが分かる。むしろ、分布の全体的な形状は、根本的に変化しないまま維持されるが、中心点は、極めて僅かに左方向に移動される。シフトは、移動の方向での輝度分布の僅かな歪曲として現れ、それにより、分布を形成している照明要素の強度は、もはや中心点に関して対称に配置されておらず、むしろ分布の左側に向けて僅かに重み付けされている。
【００５３】
それゆえ、浅いエッジの輝度分布の中心の移動（またそれゆえ、そのような分布の全体的な位置の、知覚される移動）は、分布の全体的な形状を根本的に歪ませることなく、又は、分布が広がる照明要素の総数を増大させることなく、単一の照明要素の距離よりも小さい量で達成されることができる点がわかる。結果として、浅いエッジの光効果の、より滑らかな見かけの動きを達成することが可能であるが、これは、動きの分解能が、アレイの分解能によって制限されないためである。
【００５４】
浅いエッジの輝度分布と比較した、急峻なエッジの動的特性における上述の相違点の認識が、本発明の実施形態の根幹を成している。本発明は、移動に先立って、分布のエッジを、一時的に急峻度を低減するように前処理することによって、アレイにわたる並進移動の際の、明瞭なエッジの光効果の動きの滑らかさを改善することに基づく。動きが完了すると、急峻度は、再度、初期の明瞭なレベルに復帰されることができる。
【００５５】
このことは、本発明の一実施形態による第１の例示的照明システム３０、及び、移行する光効果の動的挙動の改善を実現するための、照明システムの制御を示す、図５及び図６に概略的に示されている。
【００５６】
図５は、例示的照明システム３０の機能的コンフィギュレーションを概略的に示す。システムは、照明要素３４のアレイ３２を備え、照明要素のそれぞれが、独立してコンフィギュラブルな光出力強度を有する。コントローラ３８は、アレイに動作可能に結合されており、コンフィギュラブルな輝度分布を有するコンフィギュラブルな光効果を実現するために、照明要素を制御するように動作可能である。コントローラは、特に、特定の現在の光効果を、アレイ上の第１の位置から第２の位置に移行させるように、当該コントローラに指示する、制御命令に応答するようにコンフィギュレーションされており、上述の光効果を画定している輝度分布のエッジの急峻度が、移行の持続時間中に低減される。
【００５７】
制御命令は、例えば、コントローラと通信可能に結合されている好適なデータ通信インタフェースを介して、例えばリモートでコントローラに通信されてもよい。制御命令は、例えば、ローカルエリアネットワークリンク若しくは広域ネットワークリンク、又はインターネット接続を含めた、任意の好適なデータリンク又はネットワークリンクを介して通信されてもよい。更には、又は代替的に、制御命令は、好適なユーザインタフェースデバイスを介して、コントローラに提供されてもよい。ユーザインタフェースデバイスは、照明システムの一部であってもよく、又は、システムとは別個であり、通信可能にコントローラにリンク可能であってもよい。制御命令は、例えば、静的状態にある場合の、光効果の空間的輝度分布、並びに、意図されている光効果の動きの方向、距離、及び場合によっては速度を規定してもよい。あるいは、制御命令は、光効果の初期の輝度分布を、アレイ上の開始位置及び終了位置と共に、単に指定してもよく、コントローラが、適切な移動経路を計算するようにコンフィギュレーションされている。
【００５８】
コントローラ３８は、アレイ３２にローカルで設けられてもよく、又は、アレイからリモートに位置してもよく、後者の場合、それら２つは、好適な通信チャネルを介してのみ動作可能に関連付けられている。通信チャネルは、例えば、有線若しくは無線ネットワークリンク、及び／又は、例えばインターネットベースの接続であってもよい。当業者には明らかとなるように、任意の他の好適な形態の通信チャネルが、代替的に使用されてもよい。
【００５９】
コントローラ３８は、必要とされる様々な機能を実行するために、ソフトウェア及び／又はハードウェアを使用して、数多くの方法で実装されることができる。プロセッサは、必要とされる機能を実行するように、ソフトウェア（例えば、マイクロコード）を使用してプログラムされてもよい、１つ以上のマイクロプロセッサを採用する、コントローラの一例である。しかしながら、コントローラは、プロセッサを採用して、又はプロセッサを採用せずに実装されてもよく、また、一部の機能を実行するための専用ハードウェアと、他の機能を実行するためのプロセッサ（例えば、１つ以上のプログラムされたマイクロプロセッサ、及び関連回路）との組み合わせとして実装されてもよい。本開示の様々な実施形態で採用されてもよいコントローラ構成要素の例としては、限定するものではないが、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit；ＡＳＩＣ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（field-programmable gate array；ＦＰＧＡ）が挙げられる。様々な実装形態では、プロセッサ又はコントローラは、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、及びＥＥＰＲＯＭなどの、揮発性及び不揮発性のコンピュータメモリなどの、１つ以上の記憶媒体と関連付けられてもよい。これらの記憶媒体は、１つ以上のプロセッサ及び／又はコントローラ上で実行されると、必要とされる機能を実行する、１つ以上のプログラムでエンコードされてもよい。様々な記憶媒体は、プロセッサ又はコントローラ内に固定されてもよく、あるいは、それらの記憶媒体上に記憶されている１つ以上のプログラムが、プロセッサ又はコントローラ内にロードされることができるように、可搬性であってもよい。
【００６０】
好ましい実施形態によれば、アレイに装着されている照明要素３４は、１つ以上のＬＥＤ光源を含んでもよい。しかしながら、例えば他の種類の固体光源（ＯＬＥＤなど）、並びに、例えば白熱光源及び蛍光光源などの、任意の他の光源が、代替的に使用されてもよい。
【００６１】
実施例によれば、アレイは、例えば、アレイの光出力を誘導及び／又は集束するための光学要素を更に備える、包囲型照明ユニット内に含まれてもよい。コントローラが、アレイにローカルで設けられる場合、コントローラは、例えば、そのような包囲型照明ユニット内に組み込まれてもよい。
【００６２】
図６は、本発明の実施形態による、例示的な光効果の移行を実現するための、照明要素３４のアレイ３２の制御を概略的に示す。第１のステップ（Ａ）では、コントローラは、対応する制御命令に応答して、アレイ上の第１の静的場所２１に第１の光効果１２を作り出すように、アレイ３２を制御する。第１の場所から第２の場所２２への光効果の移行が達成されるべきであることを指示する、同じ制御命令又は異なる制御命令に応答して、コントローラは、ステップ（Ｂ）で、光効果を最初に前処理して、それにより、第１の光効果１２よりも浅いエッジを伴う輝度分布を有する、更に変換された光効果１４へと変換する。
【００６３】
光効果の変換が完了すると、コントローラ３８は、ステップ（Ｃ）で、経路２３に沿って、第１の初期位置２１から第２の位置２２に、アレイにわたって連続的に光効果を移行させるように、アレイの照明要素３４を制御する。
【００６４】
光効果がそのように移行されると、コントローラは、最終的に、第４のステップ（Ｄ）で、ステップ（Ｂ）で適用された変換を逆変換することにより、光効果を、比較的急峻なエッジを有する初期の開始光効果１２に復元する。
【００６５】
それゆえ、コントローラ３８は、本質的に、光効果のレンダリングに対して二重モード手法を実施するものであり、効果は、静的なまま維持されるように制御される場合、明瞭に画定された境界を有するようにレンダリングされ、移動するように制御される場合、効果は、より分散された又は不鮮明化された境界を有するようにレンダリングされる。このようにして、観察者がより詳細に光効果を検証する可能性が高くなり得る静止状態時の、光効果の鮮明かつ明瞭なレンダリングを確実にすることと、あらゆる移行の間の、滑らかで観察可能な光効果の動きを確実にすることとの折衷案が、実現されることができる。
【００６６】
この制御挙動の効果は、例示的アレイにわたって斜めに移動されている一連の例示的光効果のそれぞれの、観察可能な外観を半概略的に示す、図７（Ａ）〜図７（Ｅ）で、より明確に示されている。各画像における効果の輝度の増大は、各光効果の進行の方向を概略的に示す。（Ａ）から（Ｅ）への各連続画像は、エッジ急峻度を連続的に低下させる光効果を示す。
【００６７】
画像から見られ得るように、第１の、より明瞭に画定された光効果（図７（Ａ））の観察可能な動きは、かなり不連続的に見えており、光効果は、鮮明に画定された滑らかな経路を辿るのではなく、むしろ、よりギザギザの歪んだ経路を描写している。対照的に、光効果のエッジが、次第に分散されていくにつれて、光効果の見かけの動きは、著しく滑らかになり、最終的な光効果（Ｅ）の動きの経路は、ほぼ完全に連続的に見えている。
【００６８】
１つ以上の実施形態によれば（及び、図６を参照すると）、開始時の静的な輝度分布１２及び一時的に変換された輝度分布１４のうちの少なくとも一方は、ガウス分布に従ってもよい。好ましくは、静的光効果１２及び変換された移動光効果１４の双方が、ガウス輝度分布によって画定され、第１の光効果１２から、より浅いエッジの第２の光効果１４への変換は、ガウス分布の幅を増大させることによって実現される。幅は、例えば、滑らかな遷移の外観を生成するように、連続的に低減されてもよい。
【００６９】
強度におけるガウス分布は、以下の一般的形態で表されてもよい：
【数１】
2020515017.tif 000003
式中、Ｉ０は、強度振幅を表し、ｘ及びｙは、アレイの位置座標であり、（ｘ０，ｙ０）は、アレイ上の光効果の位置を定義し、ｂは、分布の幅を表す。ガウス分布の急峻度は、幅に反比例する。それゆえ、幅ｂを増大させることによって、急峻なエッジを有する初期の光効果を、より浅いエッジを有する第２の光効果に変換することが可能である。
【００７０】
ガウス輝度分布は、例えば、切断ガウス分布であってもよく、強度は、分布のエッジに向けた規定の点で、不連続的にゼロに下落する。
【００７１】
代替的な実施形態のセットによれば、各光効果は、それぞれビットマップ画像として画定されてもよく、より浅いエッジを有する分布は、僅かに不鮮明化されたエッジ領域を有する、ビットマップ画像によって表される。このことは、図８に示されており、図８は、画像（Ａ）では、急峻なエッジを有する例示的光効果を示し、画像（Ｂ）では、より階調的つまりより浅いエッジを有する例示的光効果を示している。（Ａ）では、急峻なエッジは、各ピクセルが黒又は白のみの値を取るビットマップ画像によって、実現されている。（Ｂ）の浅いエッジの光効果は、エッジ領域の周りのピクセルが、黒と白との間の途中の値を有するピクセルによって不鮮明化されている、ビットマップ画像によって実現されている。
【００７２】
前セクションで言及されたように、光効果が移行される速度は、光効果の動きの、あらゆる動的アーチファクトの視認性に対して、強い影響を及ぼす。特に、光効果が移行される速度が速くなるほど、動きの経路における見かけの不連続性などの、あらゆるアーチファクトは、視認性が低くなる。それゆえ、１つ以上の実施形態によれば、コントローラは、移行される速度が特定の閾値速度レベル未満である場合にのみ、移行される光効果のエッジ急峻度を低減するようにコンフィギュレーションされてもよい。意図されている動きの速度は、例えば、コントローラが応答する制御命令の一部として、コントローラに通信されてもよい。最小閾値速度レベルは、例えば、主観的評価に従って予め定義されてもよく、コントローラと一体のメモリ内に、若しくはコントローラに結合されているメモリ内に、ローカルで記憶されてもよく、又は、コントローラにリモートで通信されてもよい。
【００７３】
また上述されているように、光効果の速度に加えて、動的アーチファクトの視認性はまた、アレイの軸（例えば、正方形アレイの場合の、アレイの行及び列の方向）に対する、光効果の進行の方向にも強く依存する。特に、光効果の動きが、上述の軸と平行である場合、光効果の動きにおける不連続性の視認性は、著しく低減される。進行の軌跡が、平行な配列から次第に逸れるにつれて、視認性は、不連続性が視覚的に許容不能となる点まで、着実に増大する。
【００７４】
それゆえ、少なくとも１つのセットの実施形態によれば、アレイの照明要素が、交差軸のセットによって画定されるグリッド構成として配置されている場合、コントローラは、第１の場所と第２の場所との間の経路の少なくとも一部分が、上述のグリッドを画定する軸のいずれかに対して、規定の閾値角度を超過する角度で延びている場合にのみ、エッジ急峻度を低減するように適合されてもよい。
【００７５】
このことは、図５の実施形態の例示的アレイに関する配列軸４２、４４を示す図９で、概略的に示されている。図示のように、これらの配列軸は、アレイの行及び列の、それぞれの配列によって画定されている。また、図９には、例示的な光効果、及び、アレイにわたる２つの異なる潜在的な動きの経路も示されている。第１の経路は、水平配列軸４２と本質的に平行に延びている。それゆえ、上述の実施形態のセットによれば、この経路に沿った動きに関して、コントローラは、光効果のエッジを変換することを取り止め、元の形態のまま効果を単に移行させるようにコンフィギュレーションされてもよい。しかしながら、もう一方の例示的経路に沿った動きに関しては、この経路は、２つの配列軸４２、４４のいずれからも逸れており、水平軸４２から角度αで延びているため、コントローラは、動きに先立ってエッジ変換を実行するようにコンフィギュレーションされてもよい。
【００７６】
上述の本発明のいずれかの実施形態によれば、エッジ急峻度の低減は、光効果に対称的に適用されてもよく、それにより、２Ｄの輝度分布に関しては、エッジ急峻度の低減は、分布の全周にわたって実行される。あるいは、異なる実施形態のセットによれば、エッジ急峻度の低減は、非対称的に適用されてもよく、光効果の動きの方向を向いているエッジ領域のみが変換される。このことは、達成される審美的効果を著しく損なうことなく、処理リソースの消費を節減するために役立ち得るが、これは、あらゆる光効果の動きにおける見かけの不連続性が、動きの方向を向いている光効果の側に、ほぼ制限されることになるためである。
【００７７】
本発明のいずれかの実施形態によれば、コントローラは、エッジ急峻度を低減する際に、光効果の光束を一定に維持するように適合されてもよい。このことにより、エッジの変換を実行する視覚的影響を低減してもよく、それにより、遷移は、よりシームレスに見える。「一定の光束」とは、光効果の一定の（発光）出力を意味し得る。コントローラは、アレイを形成する照明要素の出力又は光束の全ての合計が、エッジ急峻度を変換する前及び変換した後の双方で、同じであることを確実にしてもよい。
【００７８】
本発明の実施形態によれば、一般に、所与の光効果のエッジ急峻度を低減するための、２つの可能な手段が存在する。第１の手法によれば、エッジ急峻度を低減することは、光効果によってカバーされる総面積を増大させ、光効果のエッジを、追加面積の領域内へと外向きに分散させることによって達成されてもよい。この手法は図６の実施例で示されており、新たに追加される周辺領域へとエッジを外向きに拡大することにより、より大きい変換された光効果１４に到達することによって、第１の光効果１２のエッジを平坦化することを示している。
【００７９】
対照的に、第２の手法によれば、エッジ急峻度は、光効果のサイズを増大させることなく、輝度分布の中心に向けて効果のエッジを内向きに分散させることによって、低減されてもよい。そのような手法は、光効果が、そのような内向きの分散を可能にするための、十分な初期サイズのものである場合にのみ可能である。例えば、図６に示される初期の光効果１２に関しては、光効果の初期サイズが、単一の照明要素のみをカバーするものであるため、内向きの分散手法は可能ではないであろう。
【００８０】
エッジ急峻度を低減する第１の手法は、任意の開始サイズの光効果に対して、より汎用的に適用可能であるため、一般に好ましいものであり得る。更には、上述のように、光効果の一定の光束を維持することが所望される場合、このことは、一般に、急峻度の低減をもたらすために光効果の面積が増大される場合に、達成することがより単純である。
【００８１】
特に、エッジの変換が、光効果のサイズを増大させない場合、全体的な光束の維持は、典型的には、光効果の新たに拡大されたエッジ領域内の要素のうちの一部の、出力の低減を補償するために、照明要素のうちの一部（例えば、更に分布の中心に向けた要素）の出力強度を増大させることを必要とする。このことは、エッジの平坦化の際の、強度を増大させるための能力を残しておくように、それらの照明要素の最大能力よりも最初は低いレベルで、光効果を照射することを必要とするため、望ましくない場合がある。それゆえ、一般に、静的光効果は、光効果のサイズを増大させることによってエッジ急峻度が調節される場合よりも、薄暗くなる恐れがある。
【００８２】
対照的に、エッジ急峻度を低減するために面積が拡大される場合、光効果を形成する照明要素のいずれに関しても、出力又は光束の増大は、典型的には必要とされない。むしろ、全光束の維持は、拡張されたエッジ領域で新たに追加される照明要素によって、追加の光束がもたらされることを考慮に入れるように、より中心の照明要素のうちの一部の出力又は光束を、単に低減することによって達成されてもよい。
【００８３】
上述の実施形態によれば、照明要素のアレイは、説明される本発明の実施形態を実施するために好適な形態を取ってもよい。典型的には、アレイは、アレイの照明要素が取り付けられている、平面ＰＣＢなどのキャリアから成る。上記で説明及び例示された特定の実施例では、アレイは、正方形又は矩形のアレイであるが、更なる実施例によれば、アレイは、例えば円形、楕円形、又は六角形などの、異なる形状のものであってもよい。
【００８４】
上述のように、アレイは、例えば、アレイの光出力を誘導及び／又は集束するための光学要素を更に備える、包囲型照明デバイス内に含まれてもよい。そのような包囲型照明デバイスの１つの好ましい実施例が、ここで、図１０〜図１２を参照して詳細に説明される。
【００８５】
図１０は、照明要素３４のアレイを備え、本発明で使用するために好適な、照明デバイス５２を概略的に示す。複数の照明要素３４が、平面アレイ状に配置されており、それぞれが、光軸に沿って発光分布を生成するように構成され、異なる照明要素３４のそれぞれの光軸は、位置合わせされている。本出願の文脈では、完全な平面アレイからの若干の逸脱は、許容可能である点を理解されたい。例えば、アレイは、照明要素３４のそれぞれの光軸間の角度の角度広がりが５°を超過しないように、僅かに湾曲した表面上に位置決めされてもよい。
【００８６】
照明要素３４は、好ましくは、ＬＥＤなどの１つ以上の固体光源を含む。照明要素３４は、同一の照明要素、例えば白色光ＬＥＤであってもよく、又は異なる光源、例えば、異なる色のＬＥＤであってもよい。照明要素３４は、プリント回路基板などの、任意の好適なキャリア５６上に取り付けられてもよい。任意の好適なタイプの照明要素３４が、この目的に関して使用されてもよい。各照明要素３４は、コントローラ３８によって制御され、すなわち対処されており、コントローラは、照明デバイス５２内に組み込まれている。
【００８７】
上述のように、コントローラ３８は、専用のコントローラ若しくはマイクロコントローラ、又は、制御機能性を実装するようにプログラムされている好適なプロセッサなどの、任意の好適な形態を取ってもよい。コントローラ３８は、各照明要素３４に個別に対処するように適合されてもよく、又は、照明要素３４のクラスタに対処するように適合されてもよい。本実施例の照明デバイスの文脈では、双方のシナリオとも、コントローラ３８が、照明要素３４のセットに対処するように適合されているものとして言及され、セットは、単一の部材のみを有してもよく（すなわち、コントローラ３８は、個々の照明要素３４に対処するように適合されている）、又は、セットは、複数の部材を有してもよい（すなわち、コントローラ３８は、照明要素３４のクラスタに対処するように適合されている）。
【００８８】
一実施形態では、照明要素３４は、アレイ内でクラスタ状に配置されてもよく、各クラスタは、種々の色の光を生成するように構成されている、照明要素３４の群を定義する。各クラスタ内の照明要素３４は、例えば、混合チャンバ内に、例えば白色混合チャンバ内に配置されてもよく、又は、所望のスペクトル組成の光を生成するために、ガラス正方形若しくはＰＭＭＡロッドなどの混合光ガイドの下に配置されてもよい。この実施形態では、コントローラ３８は、単一のクラスタ内の個々の照明要素３４に対処するように適合されてもよく、それにより、コントローラ３８は、クラスタによって生成される光の色を変化させてもよい。上記の実施形態では、コントローラ３８による照明要素３４の対処は、オン状態とオフ状態との間で照明要素３４を切り替えること、及び、照明要素３４の調光レベルを変更することを含み得る。
【００８９】
コントローラ３８は、制御命令に応答する。制御命令は、コントローラのローカルメモリ内に記憶されてもよく、又は、リモートのソースからコントローラに通信されてもよい。制御命令は、ユーザ命令を含んでもよい。ユーザ命令は、照明デバイス５２上の専用ユーザインタフェースから、又は、リモートコントローラからユーザ命令を無線で受信するための無線通信モジュールから受けてもよい。照明デバイス５２上のユーザインタフェースは、例えば、タッチスクリーンインタフェース、１つ以上のダイヤル、スライダ、ボタン、スイッチなど、又はこれらの任意の組み合わせの、任意の好適な形状を取ってもよい。無線通信モジュールは、任意の好適な形状を取ってもよく、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ−Ｆｉ、ＵＭＴＳ、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇなどのモバイル通信規格、近距離通信プロトコル、独自通信プロトコルなどの、任意の好適な無線通信プロトコルを使用して、リモートコントローラと通信するようにコンフィギュレーションされてもよい。
【００９０】
リモートコントローラは、例えば照明デバイス５２と共に提供される、専用のリモートコントローラであってもよく、又は代替的に、例えば、電子デバイス上にアプリ又は同様のソフトウェアプログラムをインストールすることによって、リモートコントローラとして機能するようにコンフィギュレーションされてもよい、無線通信用に適合されている任意の好適な電子デバイスであってもよく、アプリ又はソフトウェアプログラムは、照明デバイス５２と共に提供されてもよく、又は、ネットワーク、例えばインターネットを介して、アプリストアなどのネットワークアクセス可能なリポジトリから取得されてもよい。このようにして、照明デバイス５２のユーザは、照明デバイス５２の発光出力を動的に調節する命令を提供してもよく、それらの命令は、コントローラ３８によって、制御命令に対応する発光出力を生成するために、照明要素３４の選択されたセット、すなわち１つ以上のセットに対処するための、対処信号に変換される。
【００９１】
照明デバイス５２は、対処された照明要素３４の発光分布を、表面上に投射するためのスポットライト（すなわち、光スポット）に変換するように適合されており、表面は、例えば、作業現場、劇場の舞台又は座席領域、歩行者専用道路、住宅内の部屋の床、壁、又は天井などであってもよい。照明デバイス５２は、スポットライトプロジェクタであってもよい。制御命令に応答するコントローラ３８は、第１の場所から第２の場所への光効果の移行を達成するために、及び、生成された光効果のエッジ急峻度の低減を達成するために、制御命令に応答して、スポットライトの動的な調節を容易にする。
【００９２】
スポットライトの調節はまた、例えば、スポットライトの観察者、例えば、買い物客、博物館などの照明された展示空間の来場者などの注意を引くための、スポットライトの色、スポットライトの形状の調節、又はこれらの調節の任意の組み合わせを含んでもよい。誤解を避けるために、照明デバイス５２は、複数のスポットライトを同時に作り出すように適合されてもよく、各スポットライトの位置は、当業者には容易に理解されるように、独立して動的に調節可能である点を更に留意されたい。各スポットライトは、ある１つの場所から別の場所へ移行する際の、光の動きの見かけの滑らかさを改善するように、本発明に従って個別制御されてもよい。
【００９３】
照明要素３４のセットの全てに共通する光学系１００が提供され、光学系１００は、照明要素３４によって生成された、それぞれの発光分布を受光するように、及び、これらそれぞれの発光分布を、コントローラ３８によって対処（有効化）される特定の照明要素３４のセットによって決定された形状及び位置を有するスポットライトへと、成形するように構成されている。より具体的には、光学系１００は、照明要素３４のアレイ内での、対処される照明要素３４のセットの位置の関数である、光学系の光軸１０１に対する角度方向で、スポットライトを投射するように適合されている。
【００９４】
この目的のために、光学系１００は、照明要素３４によって生成されるそれぞれの発光分布を収集するように配置されている、第１の屈折レンズ１１０と、第１の屈折レンズ１１０から出射する光を収集するように配置されている、少なくとも１つの更なる屈折レンズ１２０とを含む、複数の屈折レンズを備える。図１０に概略的に示される実施形態では、光学系１００は、３つの平凸レンズ１１０、１２０、１３０を備え、それぞれが、照明要素３４のアレイの方を向いた、それらのレンズの平坦状光入射面１１１、１２１、１３１を有し、それらそれぞれの光入射面の反対側の、凸状光出射面１１３、１２３、１３３を有する。平凸レンズ１１０、１２０、１３０は、好ましくは、共有の光軸１０１の周りで回転対称であり、それぞれが、任意の好適な材料、例えば、ガラス、又は、ポリカーボネート、ポリ（メチルメタクリレート）（poly（methyl methacrylate）；ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレートなどの光学等級のポリマーで作製されてもよい。それぞれのレンズ１１０、１２０、１３０は、同じ材料で、又は、例えば、それぞれのレンズ１１０、１２０、１３０の屈折率を調整するために、異なる材料で作製されてもよい。
【００９５】
屈折レンズ１１０、１２０、１３０は、典型的には、照明要素３４によって生成される、それぞれの発光分布のビーム広がり角を低減するように、すなわち、光学系１００の発光出力が、遠視野内に、すなわち、例えば１ｍ、数メートル以上の距離などの、光学系１００の焦点距離よりも数桁大きい距離に投射された場合に、スポットライトの形状を呈するように、これらの発光分布を、高いコリメーション度を有する光ビームへと変換するために、これらそれぞれの発光分布のコリメーション度を増大させるように、構成されている。このことは、光学系１００によって実装される光学機能が概略的に示されている図１１の助けを借りて、より詳細に説明される。
【００９６】
図１１に見られ得るように、光学系１００は、光軸１０１上に位置決めされている第１の照明要素３４が、発光分布７０を、光軸１０１に沿って成形（コリメート）され、光軸１０１に対して軸方向変位されている第２の照明要素３４'が、発光分布７０'を、光軸１０１に対して非ゼロの角度で成形（コリメート）され、この角度の大きさが、光軸１０１に対する照明要素３４の軸方向変位の量の関数であることによって例示されるように、光学系１００の光軸１０１に対する照明要素３４の位置の関数として、照明要素３４の発光分布を結像する。発光分布７０は、光軸１０１に沿った、ペイン１０３内の実線矢印によって示されるような第１のスポットライトの投射をもたらし、一方で、発光分布７０'は、光軸１０１に対して軸方向変位されている、ペイン１０３内の破線矢印によって示されるような第２のスポットライトの投射をもたらす。ペイン１０５は、ペイン１０３内のそれぞれのスポットライトの輝度分布を示す。このようにして、選択された照明要素３４のセットに、光軸１０１に対する、それらセットのアレイ内での位置に基づいて対処することによって、光学系１００で生成されるスポットライトの投射方向が制御されてもよい。
【００９７】
第１の屈折レンズ１１０は、好ましくは、この第１の屈折レンズの十分に高い屈折力を達成するために、半径ｒ１の少なくとも０．９倍の高さＨ１を有する。一実施形態では、高さＨ１は半径ｒ１に等しく、すなわち、第１の屈折レンズ１１０は半球レンズである。高さＨ１が半径ｒ１の０．９倍未満である場合には、第１の屈折レンズ１１０の屈折力が減少することにより、光学系１００の下流レンズの屈折力に対して、より高い要求を課すことになり、このことは、そのような下流レンズのサイズの増大を必要とするものであり、それにより、光学系１００の全体的なサイズを増大させ、効率を低減することになる。更なる好ましい実施形態では、高さＨ１は、第１の屈折レンズ１１０内での内部反射の量（内部反射は、レンズの光学効率を低減する）を制限するために、半径ｒ１の１．３倍を超過しない。
【００９８】
第１の屈折レンズ１１０は、好ましくは、照明要素３４のアレイの直径又は最大断面よりも大きい直径（２＊ｒ１）を有し、それにより、第１の屈折レンズ１１０は、アレイ内での照明要素３４の位置とは無関係に、照明要素３４によって放出される実質的に全ての光を収集することができる。この理由のため、第１の屈折レンズ１１０の平坦状光入射面１１１は、好ましくは、光学系１００の光学効率を最大化するために、照明要素３４のアレイに可能な限り近接して位置決めされるが、第１の屈折レンズ１１０の平坦状光入射面１１１と照明要素３４のアレイとの間には、小さい間隙、例えば約１ｍｍの間隙が存在してもよい。この間隙は、好ましくは、アレイ内の照明要素３４のピッチを超過するものではなく、より好ましくは、このピッチの半分以下である。
【００９９】
第１の屈折レンズ１１０から、凸状光出射面１１３を通って出射する光分布が、依然として（照明要素３４によって生成された光の発光分布よりも小さい程度ではあるが）発散しているという事実により、１つ以上の屈折レンズ１２０、１３０は、第１の屈折レンズ１１０から出射する実質的に全ての光を収集するために、第１の屈折レンズ１１０よりも大きい直径を有する。第１の更なる屈折レンズ１２０は、寸法Ｄを有する間隔又は間隙によって、第１の屈折レンズ１１０から隔てられてもよく、寸法Ｄは、第１の屈折レンズ１１０の半径ｒ１に基づいてもよい。例えば、寸法Ｄは、最大で約０．３０＊ｒ１、例えば、３０ｍｍの半径ｒ１を有する第１の屈折レンズ１１０に関して約６〜８ｍｍの範囲の間隔又は間隙であってもよいが、あるいは、この間隔又は間隙は、存在しなくてもよく、すなわち、第１の更なる屈折レンズ１２０の光入射面１２１は、第１の屈折レンズ１１０の光出射面１１３に接触してもよい。光学系１００のそれぞれのレンズは、球面であっても非球面であってもよい。第１の更なる屈折レンズ１２０、及び、存在する場合には第２の更なる屈折レンズ１３０の、それぞれの高さＨ２、Ｈ３は、当業者には容易に理解されるように、これらのレンズの光学系１００内での位置、及び光学系１００の所望の光学機能に従って、最適化されてもよい。
【０１００】
照明要素３４のアレイの空間分解能は、アレイ内での照明要素３４のピッチによって決定される。この空間分解能は、光学系１００によって決定されるような最終的な光分布における、角度分解能、すなわち「角ピッチ」と関連付けられる。この文脈では、「角ピッチ」とは、前述のような、光学系１００による結像後の、照明要素３４の最終的な中心光の方向と、アレイ内の隣接する照明要素３４の、最終的な中心光の方向との間の、角度差を示す。この角ピッチは、好ましくは、図１２に概略的に示されるように、照明デバイス５２の全角度範囲にわたってほぼ一定であり、図１２は、光軸１０１に対する照明要素３４の軸方向変位（ｍｍ単位）の関数としての、光軸１０１と照明要素３４の最終的な中心光の方向との間の角度を示している。換言すれば、スポットライト１２の光軸上での角ピッチは、図１２に示されるように、スポットの外側角度範囲における角ピッチとほぼ同じである。
【０１０１】
図面、本開示、及び添付の請求項の検討によって、開示される実施形態に対する他の変形形態が、当業者により理解されることができ、また、特許請求される発明を実施する際に実行されることができる。請求項では、単語「備える（comprising）」は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「１つの（a）」又は「１つの（an）」は、複数を排除するものではない。特定の手段が、互いに異なる従属請求項内に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが、有利に使用され得ないことを示すものではない。請求項中のいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【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（Ａ）】
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【図７（Ｂ）】
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【図７（Ｃ）】
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【図７（Ｄ）】
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【図７（Ｅ）】
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【図８（Ａ）】
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【図８（Ｂ）】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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