照明系统的制作方法
【专利摘要】一种照明系统包括光投射设备、照度测量单元、照明设备、以及控制设备。所述光投射设备向空间投射图像。所述照度测量单元测量在所述空间中的放置所述照度测量单元的位置的照度值。所述照明设备具有用于用一亮度对所述空间中的所述位置进行照明的调光功能。所述控制设备包括照度设置单元、差值计算单元、以及照明光调节单元。所述照度设置单元设置所述位置的照度值。所述差值计算单元计算由所述照度设置单元设置的照度值与由所述照度测量单元测量的照度值之间的差值。所述照明光调节单元调节所述照明设备的亮度以使由所述差值计算单元计算的差值减小。
【专利说明】
照明系统
技术领域
[0001]本公开内容涉及一种使用光投射装置和照明设备的照明系统。
【背景技术】
[0002]常规上，在橱窗中的产品展示和活动设施中的舞台表演中，已经使用了将来自诸如聚光灯的照明装置的光投射到对象上以吸引顾客或观众的注意力并且加强对产品或表演的印象的照明演示。作为用于执行这种照明演示的系统，已知存在一种照明装置，该照明装置从预设的基本形状组中选择照明光的基本形状并且确定投射所选择的基本形状的照明光的位置，以使得对象被一种或多种基本形状的照明光覆盖(例如，参见日本未审专利申请公开N0.5319999)。这种照明装置可以通过使用能够设置照明光的规格、照明光的形状、照明光的尺寸等的投影仪来向空间或对象投射图像。
[0003]然而，在通过使用诸如上述照明装置的光投射设备来投射图像的情况下，空间的亮度由来自设置在空间中的照明灯具的照明光和图像的光来控制。因此，如果图像随时间变化，那么空间的亮度发生变化。在使用上述演示的情况下，通常将照明灯具的调光率(dimming rate)设置为低水平以便使所投射的图像变亮。因此，如果图像具有亮色，空间则变亮。相反，如果图像具有暗色，空间则变暗。近来，在例如使用上述演示的自助餐厅或展览大厅中执行诸如阅读或文档工作等视觉工作。因此，如果空间的亮度被图像的颜色改变，则难以获得用户能够舒适地执行视觉工作的照明环境。
【发明内容】
[0004]鉴于上述内容，本公开内容提供了一种照明系统，该照明系统能够提供一种照明环境，在该照明环境中，用户能够在通过使用光投射设备投射图像来执行演示的同时舒适地执行视觉工作。
[0005]根据本公开内容的方面，提供了一种照明系统，该照明系统包括光投射设备、照度测量单元、照明设备、以及控制设备。光投射设备被配置为向空间中投射随时间变化的图像。照度测量单元被配置为测量在空间中放置照度测量单元的位置的照度值。照明设备具有用于用一亮度对空间中的位置进行照明的调光功能。控制设备被配置为控制光投射设备和照明设备。控制设备包括照度设置单元、差值计算单元、以及照明光调节单元。照度设置单元被配置为设置所述位置的照度值。差值计算单元被配置为计算由照度设置单元设置的照度值与由照度测量单元测量的照度值之间的差值。照明光调节单元被配置为调节照明设备的亮度，以使得由差值计算单元计算的差值减小。
[0006]在本公开内容的一个方面中，即使在投射光的亮度由于从光投射设备投射的图像的变化而发生变化时，控制设备也能够通过改变来自照明设备的照明光的亮度来保持工作表面上的照度值。因此，可以获得一种照明环境，在该照明环境中，用户能够在欣赏从光投射设备投射的图像的演示的同时舒适地执行视觉工作。
【附图说明】
[0007]附图仅通过示例的方式而非通过限制的方式描绘了根据本教导的一个或多个实施方式。在附图中，类似的附图标记指代相同或相似的元件。
[0008]图1是示出根据第一实施例的照明系统的构造的透视图。
[0009]图2是根据第一实施例的照明系统的方框图。
[0010]图3A和3B示出了照明系统的操作示例。
[0011]图4示出了照明系统的照度值的变化模式。
[0012]图5是示出根据第二实施例的照明系统的构造的方框图。
【具体实施方式】
[0013]将参考图1到4对根据第一实施例的照明系统进行描述。从图1可以看出，本实施例的照明系统I包括:光投射设备(例如，投影仪2)，其用于向空间10中的对象投射随时间变化的图像;控制设备3，其用于控制投影仪2;以及照明设备4，其用于用任选亮度对空间10中的任选位置进行照明。控制设备3有线地或无线地连接到输入单元5，用户U通过输入单元5输入投影仪2和照明设备4的操作命令。照明系统I还包括用于测量空间10中的某一位置的照度值的照度测量单元6。
[0014]在照明系统I中，通过用户对输入单元5的操控来从投影仪2投射出投射光2L，从而照亮空间10中的特定投射范围和对象(附图中的墙壁W)。在附图中，投影仪2和控制设备3被示出为独立的构件。然而，投影仪2可以包括控制设备3的构造的一部分或整个控制设备3的构造。
[0015]投影仪2具有用于投射图像作为照明光的投射单元。作为投影仪2，可以使用通用液晶投影仪、数字光处理(DLP)投影仪等。作为投影仪2的光源，可以使用金属卤化物灯、LED、激光器等。控制设备3和投影仪2可以以有线或无线的方式传送控制信号，并且包括通信单元，例如:符合HDMI标准的有线连接终端、符合100base-t标准的LAN系统、符合IEEE802.11标准的无线LAN等。
[0016]照明设备4向未被投射来自投影仪2的投射光2L的任选室内位置照射照明光4L。尽管在图1中，天花板嵌入式下射灯被示出为照明设备4，但照明设备4并不限于此并且可以是例如:聚光灯、吊挂式照明灯具、附接到墙壁的支架等。对于照明设备的光分布，优选窄角度光分布或中等角度光分布，以避免照明光4L与投射光2L重叠并且对执行视觉工作的特定位置的工作表面进行限制性照明。
[0017]照度测量单元6是通用照明传感器。照度测量单元6测量空间10中的通过照明设备4进行照明的任选位置的照度值。例如，在图1中，在照明设备4正下方设置的桌子T上提供照度测量单元6。照度测量单元6向控制设备3发送以预设时间间隔测量的照度值。作为照度测量单元6，可以使用专用设备，或者可以使用在诸如便携式终端、个人计算机等电器、或诸如空调、空气清洁器等家用电器中所包括的照明传感器。此外，可以使用多个照度测量单元6，从而可以测量多个位置的照度值。输入单元5可以具有照度测量单元的功能。
[0018]如图2中所示，控制设备3包括用于以有线或无线方式向照度测量单元6发送通信信号/从照度测量单元6接收通信信号的发送/接收单元31。控制设备3包括:光条件设置单元32，其用于设置投射光2L的规格和条件；以及光学数据产生单元33，其用于基于由光条件设置单元32设置的规格和条件来产生光学数据。此外，控制设备3包括:光绘图单元34，其用于通过利用光学数据执行绘图过程来产生光绘图数据；以及光学数据存储单元35，其用于存储由光学数据产生单元33产生的光学数据。投影仪2通过使用由光绘图单元34产生的光绘图数据来投射光。
[0019]光条件设置单元32通过用户的操控来设置多个投射光2L的规格和条件。光的规格包括投射光2L的亮度(调光率)或色温。一般的照明光具有诸如白炽光色、暖白色、白色、中性白色、日光色等光色。然而，在本实施例中，光色可以包括诸如红色、绿色、和蓝色或它们的混合颜色等基本光色。在多个投射光2L重叠时，光条件设置单元32可以为相应的投射光分配单独的层，并且相对于每个层设置颜色的透明度。
[0020]光条件包括:在空间10的特定投射范围内光投射到的位置、向预设位置投射的光的形状、以及具有预设形状的光的尺寸。基于光的设置规格，光条件设置单元32将投射光2L的中心坐标设置在来自投影仪2的投射光2L可以照射的范围内。此外，光条件设置单元32设置与中心坐标相关联的投射光2L的二维投射形状。此外，光条件设置单元32设置投射光2L的投射形状的高度和宽度。
[0021]光学数据产生单元33通过整合由光条件设置单元32设置的特性信息(例如，光的规格、位置、形状和尺寸)来产生光学数据。控制设备3包括存储光学数据的数据存储单元35。数据存储单元35包括在光学数据产生单元33中。
[0022]在用于照明的光包括在投射光2L中时，特性信息包括照度、亮度、发光强度、光通量、色温、以及显色性中的至少一种。在用于图像显示的光包括在投射光2L中时，特性信息包括诸如移动的图像、静止的图像、以及包含文本和线条的图像之类的图像。光学数据产生单元33产生由特性信息指定的光学数据并且向光绘图单元34输出所产生的光学数据。光学数据产生单元33或光绘图单元34将光学数据或光绘图数据存储在数据存储单元(未示出)中，并且通过用户U的操控来读出这些数据。由于重新产生了曾经设置过的光绘图数据，所以只要在相同条件下使用照明系统I，用户U就不需要执行新的设置过程，这增加了便利性。
[0023]光绘图单元34通过使用从光学数据产生单元33输出的光学数据执行绘图过程来产生光绘图数据。将光绘图数据从控制设备3发送到投影仪2并且从投影仪2照射投射光2L。
[0024]作为投影仪2，可以使用通用液晶投影仪、数字光处理(DLP)投影仪等。作为投影仪2的光源，优选使用金属卤化物灯、LED、激光器等。控制设备3和投影仪2可以以有线或无线的方式传送控制信号，并且包括例如:符合HDMI标准的有线连接终端、符合100base-t标准的LAN系统、符合IEEE 802.11标准的无线LAN等。
[0025]照明设备4包括光源41和用于控制光源41的调光率的控制单元42。作为光源41，使用例如能够通过改变PWM(脉冲宽度调制)调光信号的占空比来改变调光率的LED照明设备。只要可以实现调光功能，光源41不限于LED照明设备，并且可以是白炽光灯、荧光灯、有机EL发光设备等。控制单元42被配置为供应适合于光源41的类型的驱动电流，以使得基于从控制设备3发送的调光信号来打开光源41。
[0026]输入单元5包括:操控单元51，其具有操控按钮或触摸板;控制单元52，其用于基于从操控单元51输入的操作命令来产生操作信号、以及发送/接收单元53，其用于向控制设备3发送操作信号。用户U可以通过使用输入单元5来改变光的规格、位置、形状和尺寸中的至少一个设置参数。输入单元5包括用于测量输入单元5的倾斜度的倾斜度测量单元(未示出)作为操控单元51的构造的一部分。操作信号可以由所测量的倾斜度产生。作为输入单元5，优选使用例如通用演示鼠标。尽管图2中示出了将来自输入单元5的操作信号直接发送到光条件设置单元32，但是实际上经由发送/接收单元31来发送操作信号以用于向照度测量单元6发送通信信号/从照度测量单元6接收通信信号。
[0027]控制设备3包括:照度设置单元36，其用于设置放置照度测量单元6的位置的照度值；以及差值计算单元37，其用于计算由照度设置单元36设置的照度值与由照度测量单元6测量的照度值之间的差值。控制设备3还包括照明光调节单元38，照明光调节单元38用于调节照明设备4的亮度以使得由差值计算单元37计算的差值减小。控制设备3还包括照度值存储单元39，照度值存储单元39用于存储由照度测量单元6测量的照度值。
[0028]关于由照度测量单元6测量的照度值的数据经由发送/接收单元31被发送到控制设备3、存储在照度值存储单元39中，并且被输出到差值计算单元37。照度测量单元6不断地向控制设备3发送以预设时间间隔(例如10秒)测量的照度值。控制设备3可以被配置为使得在光绘图单元34向投影仪2发送光绘图数据时，发送/接收单元31向照度测量单元6发送触发信号，该触发信号打开照度测量单元6以检测照度值。照度设置单元36从由输入单元5发送的操作信号中读出由用户设置的照度值，并且向差值计算单元37输出关于读出的照度值的数据。
[0029]差值计算单元37向照明光调节单元38输出关于由照度设置单元36设置的照度值与由照度测量单元6测量的照度值之间的差值的数据。由照度测量单元6测量的照度值(空间的亮度)受来自照明设备4的照明光4L和由投射光2L在诸如墙壁W等对象上的反射所产生的反射光的控制。在应用照明系统I的空间中，最初将照明设备4的调光率设置为50%或更低，从而可以看到从投影仪2投射的图像。
[0030]照明光调节单元38基于由差值计算单元37计算的差值来产生用于调节照明设备4的亮度的调光信号，并且向照明设备4发送调光信号。例如，在照明设备4的光源41由PWM调光信号控制时，照明光调节单元38逐渐增大或减小占空比，以使差值减小。以在由照度测量单元6测量的照度值与由照度设置单元36设置的照度值大体上相同时所获得的占空比来操作照明设备4。
[0031]在图1中，从投影仪2投射的图像具有亮色和高亮度，并且充当工作表面的桌子T的亮度不仅受到来自照明设备4的照明光4L的影响，还受到由来自投影仪2的投射光2L在墙壁W上的反射所产生的反射光的影响。如果由照度设置单元36设置的照度值为5001x并且由安装在桌子T处的照度测量单元6测量的照度值为5001x，那么照度值的差值为零，并且因此，照明光调节单元38保持该时刻的调光信号。
[0032]投影仪2向空间10中的对象投射随时间变化的图像。因此，在图像具有暗色或低亮度时，即使来自照明设备4的照明光4L恒定，也会降低来自投影仪2的投射光2L的效果。例如，如图3A中所示，在预设照度值为5001x并且由安装在桌子T处的照度测量单元6测量的照度值为4001x时，照度值的差值变为ΙΟΟΙχ。因此，控制设备3(照明光调节单元38)通过以逐步的方式改变向照明设备4发送的调光信号来增大照明设备4的调光率。
[0033]如图3B中所示，在由照度测量单元6测量的照度值变为等于预设照度值的5001x时，控制设备3基于该时刻的调光信号来保持照明设备4的照明状态。因此，即使在通过从投影仪2投射的图像的变化来降低投射光2L的亮度时，也通过增大来自照明设备4的照明光4L的亮度来保持充当工作表面的桌子T上的照度值。因此，用户U能够获得一种照明环境，在该照明环境中，可以在欣赏从投影仪2投射的图像的演示的同时在桌子T上舒适地执行视觉工作。
[0034]如果根据从投影仪2投射的图像的频繁变化而使来自照明设备4的照明光4L的亮度频繁地发生变化，那么室内空间中的用户U可能会感到不适。为此，差值计算单元37(参见图2)以预设时间间隔(例如，30秒)向照明光调节单元38输出关于差值的数据。因此，来自照明设备4的照明光4L的亮度在预定的时间段(在本实施例中为30秒)内保持在相同水平。结果，用户U可能不会感到不适。
[0035]照度值存储单元39可以以预定时间间隔向差值计算单元37输出关于所存储的照度值的平均值的数据。例如，如图4中所示，在预定时间间隔为3分钟(180秒)并且在预定时间(即3分钟)内由照度测量单元6测量的照度值在300到6001x的范围内变化时，计算照度的平均值(在本实施例中为4001x)并且向差值计算单元37输出关于平均值的数据。因此，来自照明设备4的照明光4L的亮度保持了预定时间(S卩，在本实施例中为3分钟)，并且基于所述平均值来照射照明光4L，使得实际照度值不会与设定值大不相同。结果，用户U可能不会感到不适。
[0036]安装照度测量单元6的位置的照度值可能不仅受到来自投影仪2的投射光2L的输出值的影响，还受到所投射的图像的尺寸变化或所投射的图像中以诸如黑色的暗色绘制的区域的位置变化的影响。尤其在从投影仪2投射移动的图像时，由照度测量单元6测量的照度值在短时间内可能会发生相当大的变化。如果来自照明设备4的照明光4L发生相当大的变化以便处理照度值的相当大的变化，那么室内空间中的用户U可能会感到不适。此外，投射光2L可以旨在相当大地改变用于演示的空间中的照度值以用于将注意力吸引到图像。在那种情况下，如果工作表面的照度值由来自照明设备4的照明光4L来保持，则降低了图像的演示的效果。
[0037]因此，在差值大于预设阈值时，差值计算单元37不会向照明光调节单元38输出关于差值的数据。例如，在差值大于每10秒3001x时，差值计算单元37不会向照明光调节单元38输出关于差值的数据。在那种情况下，照明光调节单元38在照度值发生相当大的变化之前保持向照明设备4发送调光信号。因此，抑制了来自照明设备4的照明光4L的相当大的变化，从而使用户U不会感到不适，并且可以提高图像的演示的效果。
[0038]通过使用控制设备3重新产生存储在光学数据存储单元35(参见图2)中的光学数据，投影仪2能够进行反复投射，其中，对以预设时间间隔发生变化的图像系列进行反复投射。在反复投射中，在第一次从投影仪2投射图像系列时，照度测量单元6在第一次从投影仪2投射图像系列的同时测量该位置的相应照度值，并且向发送/接收单元31发送关于所测量的照度值的数据。在照度值存储单元39中存储关于所测量的照度值的已接收的数据。对于在第一次投射之后的图像系列的反复投射，照度测量单元6不会测量该位置的照度值，并且照度值存储单元39向差值计算单元37输出关于为第一次投射而存储的照度值的数据。差值计算单元37计算预设照度值与从照度值存储单元39输出的照度值之间的差值。因此，可以减少照度测量单元6测量照度值的时间段，并且减小向控制设备3发送关于照度值的数据的次数。结果，可以降低照度测量单元6的功耗。尤其在照度测量单元6为电池驱动型时，可以增大照度测量单元6的等待时间。
[0039]在下文中，将参考图5对根据第二实施例的光投射设备进行描述。在第二实施例的照明系统I中，照明设备4的光源41具有用任选色温对空间进行照明的色温变化功能或用任选光色对空间进行照明的光色变化功能。空间的色温或色度可以通过输入单元5预先输入到照度设置单元36中。除了关于第一实施例中所描述的照度值的数据之外，照度设置单元36还向差值计算单元37输出关于设置的色温或设置的色度的数据。照明光调节单元38基于从投影仪2投射的图像来调节从照明设备4照射的光的色温或色度。
[0040]具有色温变化功能的光源41包括多个LED光源，所述多个LED光源具有从日光色到白炽光色变化(色温从71OOK到2600K变化)的不同色温。光源41通过对LED光源的输出的适当控制来照射任选色温的照明光4L。具有色度变化功能的光源41具有能够分别发出基本光色(例如，红色(R)、绿色(G)、以及蓝色(B))的光的多个LED光源。因此，光源41能够通过对LED光源的输出的适当控制来照射任选色度的照明光4L。
[0041]在本实施例中，光学数据产生单元33基于由光学数据产生单元33产生的光学数据来产生投射光2L的平均色温或平均色度，并且向差值计算单元37输出关于投射光2L的平均色温或平均颜色的数据。差值计算单元37计算关于由照度设置单元36设置的色温或色度的数据与关于从光学数据产生单元33接收的平均色温或平均色度的数据之间的差值，并且向照明光调节单元38输出关于差值的数据。
[0042]在使用能够改变色温的光源41的情况下，如果从投影仪2投射的图像的平均色温高于预设色温，那么照明光调节单元38通过增大具有低色温的LED发光源的光发射比来降低照明光4L的色温。能够改变光色温的光源41使白光的色温发生变化。然而，在使用能够改变色度的光源41的情况下，可以通过改变RGB的LED光源中的每个光源的光发射比来照射包括白光的每种颜色的照明光4L。
[0043]在本实施例中，即使在通过改变从投影仪2投射的图像而使投射光2L的色温或色度发生变化时，也可以通过响应于投射光2L的色温或色度的变化而互补地改变照明光4L的色温或色度来使工作表面的色温或色度保持在预设值。因此，用户U能够获得一种照明环境，在该照明环境中，可以在欣赏从投影仪2投射的图像的演示的同时在桌子T上舒适地进行视觉工作。
[0044]本公开内容不限于以上实施例并且可以以各种方式进行修改。例如，可以提供多个投影仪2和多个照明设备4。在那种情况下，可以向放置在投影仪2的投射空间中的对象的侧表面或后表面、以及投射对象的阴影的地板表面或后表面分别投射或照射不同的光。结果，可以执行三维演示。
[0045]尽管上文已描述了被认为是最佳模式的示例和/或其它示例，要理解的是，可以在这些示例中做出各种修改并且可以用各种形式和示例来实施本文中所公开的主题，并且所述各种形式和示例可以应用在许多应用中，本文仅描述了其中的一些。以下权利要求旨在要求保护落在本教导的真正范围内的任何和所有修改及变化。
【主权项】
1.一种照明系统，包括: 光投射设备，所述光投射设备被配置为向空间中投射随时间变化的图像； 照度测量单元，所述照度测量单元被配置为测量所述空间中的放置所述照度测量单元的位置的照度值； 照明设备，所述照明设备具有用于用一亮度对所述空间中的所述位置进行照明的调光功能；以及 控制设备，所述控制设备被配置为控制所述光投射设备和所述照明设备， 其中，所述控制设备包括: 照度设置单元，所述照度设置单元被配置为设置所述位置的照度值； 差值计算单元，所述差值计算单元被配置为计算由所述照度设置单元设置的照度值与由所述照度测量单元测量的照度值之间的差值；以及 照明光调节单元，所述照明光调节单元被配置为调节所述照明设备的亮度以使由所述差值计算单元计算的所述差值减小。2.根据权利要求1所述的照明系统，其中，所述差值计算单元以预设时间间隔向所述照明光调节单元输出关于所述差值的数据。3.根据权利要求2所述的照明系统，其中，在所述差值大于或等于预设阈值时，所述差值计算单元不会向所述照明光调节单元输出关于所述差值的所述数据。4.根据权利要求1或2所述的照明系统，其中，所述控制设备还包括照度值存储单元，所述照度值存储单元被配置为存储由所述照度测量单元测量的照度值， 其中，所述照度值存储单元以预设时间间隔向所述差值计算单元输出关于所存储的照度值的平均值的数据。5.根据权利要求4所述的照明系统，其中，所述光投射设备以预设时间间隔反复投射随时间变化的图像系列，并且 其中，所述照度测量单元在从所述光投射设备第一次投射所述图像系列时测量所述位置的相应照度值，并且向所述控制设备发送关于所测量的照度值的数据，并且在所述照度值存储单元中存储关于所测量的照度值的所述数据。6.根据权利要求1或2所述的照明系统，其中，所述照明设备执行色温变化功能以用于用一色温对所述位置进行照明，并且 其中，所述照明光调节单元响应于从所述光投射设备投射的所述图像而调节从所述照明设备照射的光的色温。7.根据权利要求1或2所述的照明系统，其中，所述照明设备执行光色变化功能以用于用一光色对所述位置进行照明，并且 其中，所述照明光调节单元响应于从所述光投射设备投射的所述图像而调节从所述照明设备照射的光的色度。8.根据权利要求5所述的照明系统，其中，对于在第一次投射之后对所述图像系列的反复投射，所述照度测量单元不会测量所述位置的照度值，并且所述照度值存储单元向所述差值计算单元输出关于所述第一次投射的所存储的照度值的数据，并且 其中，所述差值计算单元计算所述预设照度值与从所述照度值存储单元输出的所述照度值之间的差值。
【文档编号】H05B37/02GK105979668SQ201610140981
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月11日
【发明人】河村亮, 山内健太郎, 平松宏司, 岸本晃弘, 濑户本龙海
【申请人】松下知识产权经营株式会社