JP2020181754A

JP2020181754A - 照明装置

Info

Publication number: JP2020181754A
Application number: JP2019085172A
Authority: JP
Inventors: 久雄諸橋; Hisao Morohashi; 真也千田; Shinya Senda; 明田苗; Akira Tanae
Original assignee: ONO GIJUTSU KENKYUSHO KK
Current assignee: ONO GIJUTSU KENKYUSHO KK
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2020-11-05

Abstract

【課題】照明空間を照らす照明手段を利用して、計測対象者の異常を報知することができ、構造が簡単化され、施工が容易な照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１０は、ＬＥＤを光源としＰＷＭ制御により点灯制御され、照明空間を照明する照明手段１と、前記照明手段１から照射される光が対象物に反射され、その反射光の光強度を検出する光センサ２と、前記光センサ２が検出する光強度の変化を所定の時間間隔で計測することにより、照明空間内の計測対象者の動きの有無を判断し、一定時間にわたって動きがないと判定した場合、報知信号を出力する制御処理手段３と、を具備する。【選択図】図２

Description

本発明は、照明空間内における計測対象者の異常状態を報知する照明装置に関する。

将来的に、ますます世帯の単身化と高齢化が進んでいく中で、高齢世帯のうち一人暮らし、つまり、独居生活者が増加傾向となる。そのため、独居生活者の健康や安否について、遠方で暮らしている独居生活者の家族及び介護者とって、その確認は重要な関心事となる。

したがって、例えば、居室における独居生活者が異常状態にある場合、異常状態を検出し、外部に報知する見守り機能を備えるシステムが望まれている。一方、独居生活者の規則性のある生活をサポートすることによって健康増進を図ることが望まれている。

従来、例えば、照明装置のオン／オフ等の状態の変化に基づいて居住者の異常発生を検知するシステムが知られている。また、電波センサを用いて、居住者の動きや呼吸を検出し、居住者の異常状態を判定して遠隔の監視センター等に通報するシステムが提案されている。

特開２００６−２８５７９５号公報特開２０１０−６６８７７号公報特開２０１２−２７７８７号公報特開２０１２−８９１０６号公報特開２０１３−８０６８９号公報特開２０１６−２１８９６９号公報特開２０１７−１６６０９号公報特開平８−６４０１７号公報特開２００１−１５２７０号公報特開２００５−３７１０９号公報特開２００６−７３４１９号公報

平成9年照明学会誌第81巻第6号「明るさの知覚」武内徹二著

しかしながら、上記のような従来の場合、システムの構造及び施工が複雑化するという課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、照明空間を照らす照明手段を利用して、計測対象者の異常を報知することができ、構造が簡単化され、施工が容易な照明装置を提供することを目的とする。
さらに、照明シーンを再生することにより健康増進が期待できる照明装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態による照明装置は、ＬＥＤを光源としＰＷＭ制御により点灯制御され、照明空間を照明する照明手段と、前記照明手段から照射される光が対象物に反射され、その反射光の光強度を検出する光センサと、前記光センサが検出する光強度の変化を所定の時間間隔で計測することにより、照明空間内の計測対象者の動きの有無を判断し、一定時間にわたって動きがないと判定した場合、報知信号を出力する制御処理手段と、を具備する。

本発明の実施形態によれば、照明空間を照らす照明手段を利用して、計測対象者の異常を報知することができ、構造が簡単化され、施工が容易な照明装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る照明装置の原理を示す構成図である。同照明装置を示すブロック構成図である。光強度の計測状態を模式的に示す説明図である。同じく、光強度の計測状態を模式的に示す説明図である。光強度の変化を示すイメージ図である。光センサによる光強度の計測動作を示すフローチャートである。光センサによる光強度の計測のタイミングチャートである（ＬＥＤ点灯）。同光センサによる光強度の計測のタイミングチャートである（ＬＥＤ消灯（昼））。同光センサによる光強度の計測のタイミングチャートである（ＬＥＤ消灯（夜））。

以下、本発明の実施形態に係る照明装置について図１乃至図９を参照して説明する。本実施形態の照明装置は、照明空間（例えば、居室）内にいる計測対象者（人物）の動きを計測し、異常状態を判定して報知するものである。また、経度に応じた照明シーンを再生することができるものである。
図１は、照明装置の原理を示す構成図であり、図２は、照明装置を示すブロック構成図である。

図１に示すように、照明装置１０は、照明手段１と、光センサ２と、制御処理手段３とを備えている。照明装置１０は、天井面に設置されて使用される一般住宅用のものであり、光源から照射される光によって居室内の照明を行うものである。

照明手段１は、光源として基板に実装された複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を有していて、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御により点灯制御されるＬＥＤから出射される光によって、居室内に光を照射するものである。
光センサ２は、照明手段１から照射される光が計測対象Ｏｔに反射され、その反射光の光強度を検出するものである。
制御処理手段３には、全体の制御を実行するマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という）が用いられている。

このような照明装置１０において、照明手段１から照射される光は、計測対象Ｏｔに反射され、その反射光の光強度は光センサ２によって検出される。そして、この検出信号は制御処理手段３によって処理される。

図２に示すように、具体的には照明装置１０は、照明手段１と、光センサ２と、制御処理手段３と、光センサ起動部４と、経度設定部５と、シーンメモリ部６と、カレンダ部７とを備えている。

照明手段１は、光源部１１と、この光源部１１を点灯する駆動回路１２と、この駆動回路１２を通じて光源部１１へ電力を供給する直流電源ユニット１３とを有している。

光源部１１は、基板に実装された複数のＬＥＤを備えている。ＬＥＤは表面実装型（ＳＭＤ）のＬＥＤパッケージである。また、ＬＥＤは少なくとも２種の色温度が異なる発光色のものが用いられている。例えば、高色温度のＬＥＤとして６０００Ｋ、低色温度のＬＥＤとして３０００Ｋのものである。したがって、これらの混光により所望の調色が可能となる。なお、ＬＥＤの実装は、基板にＬＥＤを直接的に実装するＣＯＢ（chip on board）型であってもよく、実装方式が格別限定されるものではない。

駆動回路１２は、直流電源ユニット１３から直流出力を受けるとともに制御処理手段３から出力されるＰＷＭ信号が入力されて、このＰＷＭ信号に応じて光源部１１のＬＥＤを点灯制御する。駆動回路１２は、ＦＥＴ等のスイッチング素子を有し、ＰＷＭ信号の入力に応じてスイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦし、直流電源ユニット１３からＬＥＤに流れる電流の導通時間比を制御して調光する。なお、本実施形態では、ＰＷＭ信号による制御によって１００％点灯から０％までにおいて４０９６諧調の調光が可能となっている。

また、制御処理手段３から出力されるＰＷＭ信号は、前記色温度が異なる発光色のＬＥＤに応じて少なくとも２チャンネルのＰＷＭ信号となっている。したがって、各発光色のＬＥＤに対応してＰＷＭ制御による調光制御が可能である。

直流電源ユニット１３は、例えば、交流電源ＡＣを受けて直流出力を生成するものである。全波整流回路の出力端子間に平滑コンデンサを接続し、この平滑コンデンサに直流電圧変換回路及び電流検出手段を接続して構成されている。なお、直流電源ユニット１３は、照明手段１とは分離された別置タイプのものであってもよい。

光センサ２は、照明手段１から照射される光が計測対象Ｏｔに反射される場合に、その反射光の光強度を検出するものである。フォトダイオードやフォトトランジスタ等のセンサ素子からなっていて、反射光を検知して検出信号を出力するように動作する。また、光センサ２は、増幅回路２２を経由して制御処理手段３に接続されている。

制御処理手段３であるマイコンは、概略的には、演算部、処理部、判定部、制御部及びカウンタを有するＣＰＵ３１と、記憶手段であるＲＯＭ３２及びＲＡＭ３３と、入出力制御手段とから構成されている。マイコンは、ＰＷＭ制御信号を生成して駆動回路１２へ出力し、また、マイコンには、光センサ２からの光強度の検出信号が増幅回路２２を経由して入力される。この入力はマイコンで演算処理され、判定部で判定されて、その結果が出力されるようになっている。そして、異常状態と判定された場合、報知信号を出力し光源部１１のＬＥＤがフラッシングするように点滅動作させ、外部に報知する。

制御処理手段３の入出力制御手段には、光センサ起動部４、経度設定部５、シーンメモリ部６及びカレンダ部７が接続されている。光センサ起動部４は、光センサ２の計測動作の開始及び停止命令が入力される受信機能を有していて、電子キー検出器４１及び光センサＯＮ／ＯＦＦスイッチ４２によって構成されている。電子キー検出器４１は無線通信部４３に接続されており、電子キー４４を電子キー検出器４１で検出することにより、光センサ２の計測動作を開始する。また、光センサ２の計測動作の開始及び停止は、光センサＯＮ／ＯＦＦスイッチ４２を、リモコン４５を操作することによっても行えるようになっている。

電子キー４４は、照明装置１０の近傍、具体的には電子キー検出器４１の近傍に配置されることにより、電子キー検出器４１によって検出され、無線で通信されて機能するものである。また、電子キー４４は、居室のドアの鍵と連結させて、居住者の不在時は、光センサ２の計測動作を停止するようにすることができる。

リモコン４５は、送信器であり、例えば、周波数３８ｋＨｚのパルス状の特定のコード化された赤外線リモコン制御信号を送信するもので、そのボタンを操作することにより、光センサ２の計測動作の開始及び停止の操作を行うことができるとともに、照明装置１０の通常の使用としてのＯＮ／ＯＦＦや調光の操作ができるものである。

経度設定部５は、経度切換スイッチであり、照明装置１０の設置地域に対応する経度情報を入力する部分であり、本実施形態では経度において１０段階の選択ができるようになっている。この経度の設定に基づいて、日の出時刻及び日の入り時刻をマイコンで算出する。したがって、日の出時刻及び日の入り時刻を勘案して照明手段１の点灯や消灯を行うことができる。

シーンメモリ部６は、経度の設定に基づいた日の出時刻及び日の入り時刻に応じ、かつ暦（年月日）及び時刻に従った照明シーンを予め記憶する機能を有している。照明シーンは、具体的には照明手段１の点灯や消灯、調光及び調色制御によって実現される。
特定の年月日における日の出時刻が５時、日の入り時刻が１８時３０分である場合、例えば、次のような照明シーンが設定され記憶される。

（１）５時〜１２時
色温度の高い明るい照明とする。また、４時３０分から５時まで４０９６諧調で徐々にフェードインし、１１時３０分から１２時までフェードアウトするように調光制御する。
（２）１２時〜１８時３０分
消灯とする。また、１８時から１８時３０分まで４０９６諧調で徐々にフェードインするように調光制御する。
（３）１８時３０分〜２２時
色温度の低い暖かみのある照明とする。また、２１時３０分から２２時まで４０９６諧調で徐々にフェードアウトするように調光制御し、以降消灯とする。
カレンダ部７は、カレンダＩＣであり、暦（年月日）及び時刻を管理していて、年間スケジュール及び２４時間スケジュールを有している。

次に、図３乃至図５を参照して光センサによる光強度の計測状態の概要について説明する。図３及び図４は、光強度の計測状態を模式的に示す説明図であり、図３は、計測対象者である居住者に動きがある状態を示し、図４は、動きがなく静止している異常状態を示している。図５は、光強度の変化を示すイメージ図である。

図３及び図４において、照明空間Ｓは居室であり、天井面に照明装置１０が設置されている。居室内は、照明装置１０の照明手段１から照射される光によって照明されており、居室内には計測対象者（人物）Ｏｔが居住している状態を示している。

照明手段１から照射される光は、計測対象者（人物）Ｏｔを含む対象物に反射され、その反射光は光センサ２によって光強度として検出される。光センサ２の計測範囲は、計測対象者（人物）Ｏｔが移動する領域をほぼカバーするようになっている。また、光センサ２の焦点距離は１ｍから３ｍにして配置される。

図３に示すように計測対象者（人物）Ｏｔが居室内を移動することや所定の動作をするといったように、動き（挙動）がある場合には、その動きに応じて、光センサ２によって検出される光強度が変化する。つまり、計測対象者（人物）Ｏｔの動きに応じて、照明手段１から照射される光において、計測対象者（人物）Ｏｔに反射される反射光における光センサ２によって検出される光強度が変化することとなる。

一方、図４は、計測対象者（人物）Ｏｔに動きがなく異常状態を示しており、この場合、計測対象者（人物）Ｏｔは静止状態のため、計測対象者（人物）Ｏｔに反射される反射光における光センサ２によって検出される光強度は変化しないこととなる。

図５において、横軸は時間を示し、縦軸は光強度を示しており、Ｔｓは光強度の変化の閾値の範囲を示している。この閾値Ｔｓを超えるか否かで動きの有無を判断するようになっている。

計測対象者（人物）Ｏｔに動きがある場合には、光強度の所定の閾値Ｔｓを超える変化があり、動きがない場合には、光強度の所定の閾値Ｔｓを超える変化が一定時間ないように表される。したがって、ｔ_０〜ｔ_１の間は動きがある状態が示されており、ｔ_１以降は動きがない状態が示されている。なお、光強度の変化は所定時間における平均値をとるようにしてもよい。

次に、図６乃至図９を参照して光センサによる光強度の計測状態を詳細に説明する。なお、必要に応じ図２乃至図５を再び参照して説明する。図６は、光センサによる光強度の計測動作を示すフローチャートである。

図６において、照明装置１０を起動し、経度設定部５の経度切換スイッチを照明装置１０の設置地域に対応して切換えて設定する（ステップＳ１）。次に、電子キー４４の検知により、又はリモコン４５を操作することにより、光センサ起動部４によって光センサ２の計測動作が起動する（ステップＳ２）。

起動が開始されると、現在の時刻により昼間か夜間を判断する（ステップＳ３）。例えば、日の出時刻から日の入り時刻までを昼間とし、日の入り時刻以降を夜間とする。昼間と判断された場合、シーンメモリ部６に記憶された照明シーンを制御処理手段３のマイコンで読み込む動作を行う（ステップＳ４）。この照明シーンに従い照明手段１における光源部１１の色温度が異なる発光色のＬＥＤが点灯、消灯、調光及び調色制御されて、照明シーンの再生が行われるようになる。

次に、光源部１１のＬＥＤが点灯か否かが判断され（ステップＳ５）、点灯される場合、光センサ２での反射光の検知による計測が開始される（ステップＳ６）。この計測は、詳細を後述するようにＬＥＤをＰＷＭ制御により点灯するパルス信号と同期して実行される。

次いで、閾値Ｔｓ（図５参照）の設定が行われる（ステップＳ７）。この閾値Ｔｓは、既述のように光強度の変化によって計測対象者（人物）Ｏｔに動きがあるか否かを判断する値である。光センサ２で反射光を検知して、その検出信号が制御処理手段３に出力される。この出力は反射光の光強度の変化であり、制御処理手段３において所定の時間間隔で取り込まれて計測される。そして、光強度の変化が閾値内か否かが判断される（ステップＳ８）。

閾値内ではない場合は、光強度の変化が閾値を超えている場合であり、計測対象者（人物）Ｏｔに動きがあると認められ、再び計測が開始される。一方、光強度の変化が閾値内である場合は、計測対象者（人物）Ｏｔに動きがないと認められ、その状態が計測開始から一定時間経過しているか否かを判断する（ステップＳ９）。一定時間経過していない場合は、再度光強度の変化が閾値内か否かが判断され（ステップＳ８）、一定時間を経過している場合には、計測対象者（人物）Ｏｔに動きがなく静止している異常状態と判定する。

異常状態と判定された場合、制御処理手段３から照明手段１へ報知信号としてＬＥＤの点滅信号が出力され、光源部１１のＬＥＤが点滅して外部に報知する（ステップＳ１０）。この点滅動作時においては、光センサ２からの検出信号は、制御処理手段３でソフトウェアの実行により無視されるようになっている。ＬＥＤの点滅による報知はリセット操作することにより解除される（ステップＳ１１）。
なお、上述の閾値の設定は、周囲の光環境に応じて都度設定するようにしてもよいし、予め設定するようにしてもよく、適宜選択できる。

ステップＳ５において、光源部１１のＬＥＤが点灯か否かが判断され、点灯ではなく消灯の場合、１０秒間隔で５０μｓのパルス信号が制御処理手段３から光源部１１へ出力される（ステップＳ１２）。なお、このパルス信号によっては視覚的にＬＥＤが点灯しているとは認識されないものである。以降のステップは、ステップ６からステップ１１と同様な動作となる。

また、ステップＳ３において、夜間と判断された場合、シーンメモリ部６に記憶された照明シーンを制御処理手段３のマイコンで読み込む動作を行う（ステップＳ１３）。光源部１１のＬＥＤが点灯か否かが判断され（ステップＳ１４）、点灯される場合、ステップ６からステップ１１と同様な動作が行われる。

ステップＳ１４において、光源部１１のＬＥＤが点灯ではなく消灯と判断された場合、２０秒間隔で１００μｓのパルス信号が制御処理手段３から光源部１１へ出力される（ステップＳ１５）。なお、前述と同様に、このパルス信号によっては視覚的にＬＥＤが点灯しているとは認識されないものである。以降のステップは、ステップ６からステップ１１と同様な動作となる。なお、図に示すように、点灯／消灯要求、光センサの起動、時刻の割り込み監視が行われ優先的に処理が実行される。

次に、図７乃至図９を代表として参照して光センサによる光強度の計測のタイミングについて説明する。図７は、昼間及び夜間において照明装置のＬＥＤが点灯している場合（図６に示すステップ５及びステップ１４）の光強度の計測のタイミングチャートを示しており、図７（ａ）はＰＷＭ制御のパルス信号、図７（ｂ）は計測のタイミングを示している。

図７（ａ）に示すように、ＰＷＭ制御信号は、制御処理手段３で生成され照明手段１側へ送信されて、照明手段１を調光制御するパルス信号である。本実施形態ではＰＷＭ周波数１ｋＨｚ、最大調光比９０％で点灯させている。

ここで、図７（ｂ）に示すように、光センサ２による光強度の変化の計測は、制御処理手段３において所定の時間間隔で行われ、ＰＷＭ制御信号と同期して実行されるようになっている。具体的には、計測のタイミングパルスで示すように１０秒間隔で、ＰＷＭ制御信号のパルスの立ち上がり時をトリガーとして、同期して計測が実行される。

また、図８は、昼間において照明装置のＬＥＤが消灯している場合（図６に示すステップ１２）の光強度の計測のタイミングチャートを示しており、図８（ａ）は点灯のパルス信号、図８（ｂ）は計測のタイミングを示している。

図８（ａ）に示すように、点灯のパルス信号は、１０秒間隔で生成される。また、このパルス信号の幅は、５０μｓとなっている。したがって、点灯のパルス信号が生成されてはいるものの、既述のようにこのパルス信号によっては視覚的にＬＥＤが点灯しているとは認識されず、消灯状態と認識される。

また、図８（ｂ）に示すように、光センサ２による光強度の変化の計測は、点灯のパルス信号と同期して実行されるようになっている。具体的には、計測のタイミングパルスで示すように１０秒間隔で、点灯のパルス信号に同期して計測が実行される。

さらに、図９は、就寝等で夜間において照明装置のＬＥＤが消灯している場合（図６に示すステップ１５）の光強度の計測のタイミングチャートを示しており、図９（ａ）は点灯のパルス信号、図９（ｂ）は計測のタイミングを示している。

図９（ａ）に示すように、点灯のパルス信号は、２０秒間隔で生成される。また、このパルス信号の幅は、１００μｓとなっている。したがって、この場合も点灯のパルス信号が生成されてはいるものの、既述のようにこのパルス信号によっては視覚的にＬＥＤが点灯しているとは認識されず、消灯状態と認識される。

パルス幅１００μｓ以下のパルス光において、光センサ２が感知できるパルス光の強度では数十秒間隔以上で点灯しても、人間の眼では感知できず睡眠などにおいて、眼を覚ますことがなく光強度の変化を検出できる。

また、図９（ｂ）に示すように、光センサ２による光強度の変化の計測は、点灯のパルス信号と同期して実行されるようになっている。具体的には、計測のタイミングパルスで示すように２０秒間隔で、点灯のパルス信号に同期して計測が実行される。

このように光センサ２による光強度の変化の計測のタイミングは、ＰＷＭ制御信号、点灯のパルス信号と同期して実行されるので、計測の精度を高めることが可能となる。また、明るさの知覚や光センサの性能等を考慮した結果、ＰＷＭ制御信号のパルス信号の幅は、５０μｓ（マイクロ秒）以上１ｍｓ（ミリ秒）以内で、光強度の変化の計測のタイミングは５ｓ（秒）以上の時間間隔が好ましいとの知見を得ている。

以上のように本実施形態によれば、照明空間を照らす照明手段１を利用して、計測対象者、例えば、独居生活者の挙動停止などの異常状態が発生した場合を判定し、光源１１を点滅させることにより、独居生活者に刺激を与えて意識喚起をするとともに、近隣の外部者にタイムリーに報知することができ、効果的な見守り機能を実現することができる。

また、照明装置１０の設置地域の経度等に応じた照明シーンの再生により、自動的に照明手段１における光源部１１のＬＥＤが点灯、消灯、調光及び調色制御される。したがって、日照時間に合わせて季節等に応じたサーカディアンリズムに沿った照明シーンを実現することができ、健康的で規則性のある生活リズムを得ることができ健康増進を図ることが期待できる。さらに、就寝時においては、４０９６諧調で徐々にフェードアウトするように調光制御し消灯することで緩やかに睡眠に入れるように誘導することが可能となる。

本発明は、上記実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。また、上記実施形態は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１・・・照明手段
２・・・光センサ
３・・・制御処理手段
４・・・光センサ起動部
５・・・経度設定部
６・・・シーンメモリ部
７・・・カレンダ部
１１・・光源部
１２・・駆動回路
１３・・直流電源ユニット
２２・・増幅回路
３１・・ＣＰＵ
３２・・ＲＯＭ
３３・・ＲＡＭ
４４・・電子キー
４５・・リモコン
Ｏｔ・・計測対象

Claims

ＬＥＤを光源としＰＷＭ制御により点灯制御され、照明空間を照明する照明手段と、
前記照明手段から照射される光が対象物に反射され、その反射光の光強度を検出する光センサと、
前記光センサが検出する光強度の変化を所定の時間間隔で計測することにより、照明空間内の計測対象者の動きの有無を判断し、一定時間にわたって動きがないと判定した場合、報知信号を出力する制御処理手段と、
を具備することを特徴とする照明装置。
前記光センサが検出する光強度の変化の計測は、前記照明手段のＰＷＭ制御におけるパルス信号と同期して実行されることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記計測対象者の動きの有無の判断は、設定された光強度の変化の閾値に基づいて行われることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
前記報知信号が出力されることにより、前記照明手段の光源が点滅動作することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明装置。
前記ＰＷＭ制御におけるＰＷＭ制御信号のパルス信号の幅は、５０μｓ（マイクロ秒）以上１ｍｓ（ミリ秒）以内であり、光強度の変化の計測は、５ｓ（秒）以上の時間間隔で行われることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の照明装置。
前記制御処理手段には電子キー検出器が接続されており、前記電子キー検出器が電子キーを検出した場合に、前記光センサによる計測が行われ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装置。
前記光源のＬＥＤは複数個であり、少なくとも２種の色温度が異なる発光色のものであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の照明装置。
経度が設定される経度設定部と、照明シーンが記憶されるシーンメモリ部と、年月日及び時刻を管理するカレンダ部７とを有し、経度、年月日及び時刻に応じた照明シーンを再生できることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の照明装置。