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特開2024-44824照明計画の評価方法及びプログラム

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024044824

(43)【公開日】2024-04-02

(54)【発明の名称】照明計画の評価方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

G01J 3/46 20060101AFI20240326BHJP

【ＦＩ】

G01J3/46 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022150587

(22)【出願日】2022-09-21

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り（１）学会予稿開示日：令和４年９月２日開示場所：２０２２年度（第５５回）照明学会全国大会予稿

(71)【出願人】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】矢部周子

(72)【発明者】

【氏名】小島義包

(72)【発明者】

【氏名】大木知佳子

(72)【発明者】

【氏名】河原大輔

【テーマコード（参考）】

2G020

【Ｆターム（参考）】

2G020AA08

2G020DA02

2G020DA03

2G020DA04

2G020DA12

2G020DA13

2G020DA22

2G020DA32

2G020DA34

(57)【要約】

【課題】材料に反射した光を適切に評価できる照明計画の評価方法を提供する。
【解決手段】物体の表面で反射した反射光の色を取得する取得処理と、前記反射光の色を、色空間上の座標に変換する処理と、前記色空間における、予め設定された第１座標と前記座標との距離である第１距離を計測する処理と、前記第１距離に基づいて前記反射光を評価する評価処理と、を含む、照明計画の評価方法。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体の表面で反射した反射光の色を取得する取得処理と、
前記反射光の色を、色空間上の座標である反射光座標に変換する処理と、
前記色空間における、予め設定された第１座標と前記反射光座標との距離である第１距離を計測する処理と、
前記第１距離に基づいて前記反射光を評価する評価処理と、を含む、
照明計画の評価方法。

【請求項2】

前記第１座標は、前記物体で層内反射した光の色を示す前記色空間上の座標である、
請求項１に記載の評価方法。

【請求項3】

前記色空間における、前記物体で表皮反射した光の色を前記色空間上の座標に変換して得られる第２座標と前記反射光座標との距離である第２距離を計測する処理をさらに含み、
前記評価処理において、前記第１距離及び前記第２距離に基づいて、前記反射光を評価する、
請求項１または２に記載の評価方法。

【請求項4】

前記第１座標は、前記反射光の光源の分光分布と前記物体の分光拡散反射率とを用いて計算される、
請求項１または２に記載の評価方法。

【請求項5】

前記物体に光を照射する処理をさらに含み、
前記取得処理は、
前記反射光の色を計測機を用いて計測する処理を有する、
請求項１または２に記載の評価方法。

【請求項6】

前記取得処理は、
分光シミュレーションによって前記反射光の色を取得する処理を含む、
請求項１または２に記載の評価方法。

【請求項7】

請求項１または２に記載の評価方法を制御装置に実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、照明計画の評価方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来技術として、照明を適切に使用するために、照明の照度等を計測する装置が用いられている（一例として、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－３０２５１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来では、照明が発した光の計測が可能であっても、建材等に反射した光を適切に評価し、照明計画を策定することは困難であった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を鑑み、本発明は一態様として、物体の表面で反射した反射光の色を取得する取得処理と、前記反射光の色を、色空間上の座標に変換する処理と、前記色空間における、予め設定された第１座標と前記座標との距離である第１距離を計測する処理と、前記第１距離に基づいて前記反射光を評価する評価処理と、を含む、照明計画の評価方法を提供する。

【0006】

また、本発明は一態様として、上記の評価方法を実行するプログラムを提供する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、材料に反射した光を適切に評価できる評価方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態における評価システムの概要図であり、(a)前面図と（ｂ）背面図とを示す。

【図2】評価システムが模擬するモデルの概要図である。

【図3】評価システムの機能構成を示す図である。

【図4】評価システムにおいて実行される処理のフローチャートである。

【図5】反射光に対応する座標と基準座標とがプロットされた色度図の一例を示す図であり、（ａ）ｕ^*ｖ^*色度図と、（ｂ）ｕ’ｖ’色度図を示す。

【図6】刺激値とＣＩＥＬＵＶ色空間の座標との関係を示す数式である。

【図7】評価に用いる距離の計算式である。

【図8】反射光の距離Ｌ１の、建材上における分布を示すコンター図の一例であり、距離Ｌ１が閾値より大きくなる範囲を示す。

【図9】刺激値とＣＩＥＬＡＢ色空間の座標との関係を示す数式である。

【図10】刺激値とＸＹＺ表色系の色空間座標との関係を示す数式である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明の実施形態の一つである評価システム１０について、各図を用いて説明する。

【0010】

評価システム１０は、図１及び図３に示すように、計測機１、保持部２、照明器具３２を有する照明部３、制御装置４（図３に記載）、及び建材５を備える。計測機１、保持部２、照明部３、及び建材５は、作業床Ｆの上に設置される。なお、以下の説明においては、図１及び図２に示すように、重力方向に沿って上下方向を規定する。

【0011】

評価システム１０は、照明計画の対象となるモデルＭで使用される照明ＩＬと内壁ＩＷとの配置を模擬し、空間内の点ＭＰにおいて知覚される光の反射を計測および評価することにより、適切な照明計画の策定に資するためのシステムである。

【0012】

モデルＭは、図２のように天井に設置された照明ＩＬが上方に配置され、その下方において、内壁ＩＷが上下に延びるように配置される。評価システム１０における照明部３、建材５、計測機１、及びＸ、Ｙ、Ｚ軸は、それぞれ、モデルＭにおける照明ＩＬ、内壁ＩＷ、点ＭＰ、及びＸ、Ｙ、Ｚ軸に相当する。

【0013】

図１及び図２の各図においてＸ－Ｚ軸と上下方向の関係に明示されるように、評価システム１０では作業を容易とするため、モデルＭの構成配置を横倒しにして模擬している。詳細に述べると、モデルＭではＺ軸が上下方向に一致し、評価システム１０においてはＹ軸が上下方向と一致する。照明器具３２、建材５、及び計測機１は、モデルＭにおける照明ＩＬ、内壁ＩＷ、及び点ＭＰに対応する。

【0014】

また、計測機１と建材５の間の距離ｘ１は、点ＭＰと内壁ＩＷの間の距離ｘ１１に一致し、照明器具３２と建材５の距離ｘ２は、照明ＩＬと内壁ＩＷの距離ｘ１２に一致する。建材５上の計測位置と照明器具３２の距離ｚ１は、内壁ＩＷ上の計測位置と照明ＩＬの距離ｚ１１に一致し、照明器具３２と建材５の距離ｚ２は、照明ＩＬと内壁ＩＷの距離ｚ１２に一致する（図１、図２）。

【0015】

計測機１は、二次元色彩輝度計であり、建材５に反射した光（以下、反射光とも称する）の輝度及び色情報の分布を計測する装置である。計測機１は、反射光を構成する３色の刺激値（３刺激値）と、これらの２次元方向の分布を計測することができる。

【0016】

保持部２は、図１（ｂ）に示すように、Ｚ軸方向視において直角三角形状に形成された部材であり、背面から建材５を保持する。

【0017】

建材５は、平板状に形成された部材である。建材５には、内壁ＩＷと同じ建材が使用される。例えば、内壁ＩＷとして使用される木材などが、建材５として使用される。

【0018】

照明部３は、四角柱状に形成される支持部３１と、４つの照明器具３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ（照明器具３２はこれらの総称である）と、支持部３１に回転するための動力を与えるモータ３３とを備える（図１）。なお、支持部３１は、四角柱ではなく、六角柱など、その他の多角柱状に形成されてもよいし、円柱形状に形成されてもよい。また、照明部３は、柱状ではなく、内部が中空の筒状に形成されてもよい。

【0019】

支持部３１は、上下に延びるように形成され、４つの側面３１Ａ－３１Ｄを備える。側面３１Ａ－３１Ｄは、それぞれ、照明器具３２Ａ－３２Ｄを１つずつ保持する。

【0020】

支持部３１は、上下に延びる軸を中心に、モータ３３の動力を用いて回転可能である。支持部３１が回転することにより、これに支持される照明器具３２Ａ－３２Ｄの位置も変更される。そのため照明器具３２Ａ－３２Ｄのうち１つが、建材５へ光を照射できる照射位置ＥＰへと移動することができる。

【0021】

照射器具３２Ａ－３２Ｄには、照明計画の対象となる空間で使用予定の照明器具が使用される。照明器具３２Ａ－３２Ｄは、それぞれ種類の違う器具であり、具体例としては、ダウンライト、スポットライトなどが考えられる。なお、「照明器具の種類の違い」とは、出力や発光素子の違いだけでなく、照明器具３２の設置角度、光の照射方向や光の広がりなどの違いも含まれる。

【0022】

側面３１Ａ－３１Ｄそれぞれにおける照明器具３２Ａ－３２Ｄの設置位置は、実際に想定される照明計画に基づいて設定される。例えば、図１のように照射位置ＥＰに設置された場合において、照明器具３２Ａの建材５からの距離ｘ２と、照明器具３２Ｂの建材５からの距離ｘ２とは、異なった寸法となり得る。

【0023】

モータ３３は、その出力軸が減速機を介して支持部３１に接続されており、支持部３１を上下に延びる軸を中心に回転させることができる。

【0024】

制御装置４は、図３に示すように、計測機１と通信可能に接続され、計測機１が計測した反射光の計測結果を取得することができる。また、制御装置４は、取得したデータを解析することができる。

【0025】

加えて、制御装置４は、照明部３と通信可能に接続されており、照明部３の動作を制御することができる。具体的に述べると、制御装置４は、モータ３３の動作を制御するとともに、照明器具３２の出力を制御することができる。なお、制御装置４が照明部３とは通信せず、照明部３の動作が手動で制御される構成とされてもよい。

【0026】

制御装置４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの、計算処理を実行する処理装置４１と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＲＡＭ(Random Access Memory)などの記憶装置４２とを備えたコンピュータである。制御装置４の処理装置４１は、記憶装置４２に保存されたプログラムを起動させることにより、下記に示すような各種処理を実行することができる。

【0027】

＜実施フロー＞
評価システム１０において実施される評価方法に関する処理を、図４のフローを用いて説明する。

【0028】

まずステップＳ１において、制御装置４は、照明及び計測位置の設定を行う。制御装置４の制御に基づいて支持部３１が回転し、照明器具３２Ａ－３２Ｄのうち１つの器具が、計測の対象照明として照射位置ＥＰに配置される。また、計測機１の位置が調整される。これにより、距離ｘ１、ｘ２、ｚ１、ｚ２が適切な値に設定される。なお、以下では、図１のように照明器具３２Ａが照射位置ＥＰに設置された場合を想定し、説明を行う。

【0029】

次のステップＳ２では、照射器具３２Ａから建材５へ光が照射され、計測機１によって、反射光が計測される。

【0030】

制御装置４は、計測機１から計測結果として３つの刺激値を取得し、以下のように色空間上の座標への変換を行う（Ｓ３）。制御装置４は、計測機１の計測結果を色空間上の座標として変換する。また、制御装置４は、反射光の色を色空間上にプロットする。その結果、反射光の色は、図５のように色空間上に表示される。

【0031】

３刺激値から色空間上の座標への変換は、図６の式１から式１０に基づいて実行される。もしくは、式４から式６については、建材５の位置に置いた標準白色板（可視光域において、どの波長においても反射率が約１となる板）のＸＹＺの測定値から求めても良い。

【0032】

図５は、Ｌ^*ｕ^*ｖ^*表色系の色空間でのｕ^*ｖ^*色度図と、ｕ^*ｖ^*色度図において反射光の色を示す座標に位置する点Ｐ１を示している。図５では、横軸がu^*を示し、縦軸がv^*を示している。

【0033】

なお、反射光のプロットに用いられる色空間、表色系の種別は特に限定されない。具体的な表色系の例としては、上記のＬ^*ｕ^*ｖ^*表色系の他、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表色系、ＸＹＺ表色系などがある。使用される色空間は、例えばユーザによって予め設定される。例として、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表色系、ＸＹＺ表色系における座標の計算式を、それぞれ、図９、図１０に示す。

【0034】

（基準点）
制御装置４は、次に反射光の評価を行う（Ｓ４）。評価は、反射光の色を示す座標と基準点の座標との比較によって実行される。

【0035】

基準点には、図５（ａ）に示すように、基準点ＲＰ１が用意される。反射光は、建材５の表層で反射した表皮反射成分と層内反射成分とに分離してとらえることができるが、基準点ＲＰ１は、反射光が層内反射成分だけで形成される場合の色を示す座標上の点である。

【0036】

基準点ＲＰ１は、光を照射した照明器具３２（この場合は照明器具３２Ａ）の分光分布または想定する光源の分光分布と、計測器により測定可能な建材５の分光拡散反射率（ＳＣＥ方式：正反射光除去）とを用いて計算できる。

【0037】

表皮反射成分は、光を照射した照明器具３２Ａの出射光のスペクトルから推定可能である。

【0038】

（距離の測定）
さらに制御装置４は、点Ｐ１の、基準点ＲＰ１に対する距離Ｌ１を計算する。距離は、u^*、v^*を軸とする直交座標系における、２点の座標間距離として計算することができる（図５、図７の式１１）。

【0039】

制御装置４は、点Ｐ１の基準点ＲＰ１に対する距離Ｌ１を用いて、反射光の評価を行う。

【0040】

距離Ｌ１が短ければ、反射光に建材５の色味が反映されていると評価できる。一方、距離Ｌ１が長ければ、反射光は色飛びをおこしており、建材５の色味が良好に反映されていないと評価できる。評価には様々な計算式や閾値が用いられ得る。例えば、制御装置４は、Ｌ１が閾値より短いという関係が成り立つとき、反射光が一定の色味を確保していると評価することができる。

【0041】

計測機１が反射光の分布を２次元で計測できる場合、制御装置４は、上記のような評価結果を、図８のように建材５上における２次元の分布として表示することができる。図８は、反射光の距離Ｌ１の建材５上での分布を示すコンター図の一例を表している。

【0042】

制御装置４は、閾値ＴＨより大きい（または小さい）距離Ｌ１を有する反射光の範囲を図８のように示すことにより、一定の色味を保持していない（または保持している）と評価された反射光の範囲を表示することができる。

【0043】

ユーザは、評価処理の結果を見ることによって、反射光の色、またはその分布を把握することができる。これにより、照明器具３２Ａ－３２Ｄの選択や、建材５の選択、またはこれらの配置を好適に設計することができる。

【0044】

評価終了後、照明器具３２Ａ－３２Ｄのすべてについて、また、予定の計測位置（距離ｘ１、ｘ２、ｚ１、ｚ２の設定）の全てについて計測完了したか、確認がなされる（Ｓ５）。

【0045】

計測予定が残っている場合（Ｓ５：ＮＯ）、制御装置４はステップＳ１に処理を戻す。制御装置４は、照射位置ＥＰに配置させる対象照明を照明器具３２Ｂ－３２Ｄのいずれかに変更し、または、計測機１の位置を変更し、ステップＳ２以下の処理を実行する。

【0046】

計測完了と判断された場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、制御装置４は評価方法に関する処理を完了する。

【0047】

＜変形例＞
反射光の評価においては、図５（ｂ）に示すように、ｕ’、ｖ’による色度図が用いられてもよい。この場合、反射光の色を示す点Ｐ１１の座標が、図６の式７、８に基づいて求められる。

【0048】

また、反射光の評価において基準点が２つ使用されてもよい。例えば、ｕ’、ｖ’による色度図が例として用いられる場合においては、基準点ＲＰ１１と基準点ＲＰ２２との２種が用意される（図５（ｂ））。基準点ＲＰ１１は、基準点ＲＰ１と同様、反射光が層内反射成分だけで形成される場合の色を示す座標上の点である。基準点ＲＰ２２は、反射光が表皮反射成分だけで形成される場合の色を示す座標上の点である。

【0049】

表皮反射成分は、光を照射した照明器具３２Ａの出射光のスペクトルから推定可能である。そのため、基準点ＲＰ２２は、照明器具３２Ａの出射光を計測することや、照明器具３２Ａの特性を製造者などから取得することによって、特定可能である。

【0050】

評価においては、点Ｐ１１の、基準点ＲＰ１１、ＲＰ２２それぞれに対する距離Ｌ１１、Ｌ２２が計算される。距離Ｌ１１、Ｌ２２は、ｕ’、ｖ’を軸とする直交座標系における、２点の座標間距離として計算することができる。距離Ｌ１１が短く距離Ｌ２２が長ければ、反射光に建材５の色味が反映されていると評価できる。一方、距離Ｌ１１が長く距離Ｌ２２が短ければ、反射光は色飛びをおこしており、建材５の色味が良好に反映されていないと評価できる。評価には様々な計算式や閾値が用いられ得る。例えば、制御装置４は、Ｌ１１＜Ｌ２２という関係が成り立つとき、反射光が一定の色味を確保していると評価することができる。

【0051】

もちろん、距離Ｌ１１のみ、あるいは距離Ｌ２２のみによって反射光の評価が行われてもよい。例えば、距離Ｌ１の場合と同様、距離Ｌ１１を所定の閾値と比較して評価を実行可能である。また、距離Ｌ２２が閾値より大きければ反射光が材料の色味を反映していると評価でき、距離Ｌ２２が閾値より小さければ反射光が色飛びをおこしていると評価できる。

【0052】

＜その他変形例＞
反射光の計測は、シミュレーションによって実行されてもよい。例えば、図２のように、モデルＭを分光シミュレーションによって模擬し、反射光の分布を点ＭＰにおいて計測することが可能である。このような方法によっても、色空間に点Ｐ１をプロットし、上記と同様の評価を実行できる。

【0053】

上記の処理の一部または全部は、制御装置４だけでなく人間によって実行されてもよい。例えば、評価処理の少なくとも一部は、ユーザの作業によっても実行され得る。

【0054】

式１１（図７）においては、ｕ^*、ｖ^*を軸とする２次元の色空間上で２点の座標間距離を求めたが、式１２のように３次元空間での座標間距離（色差）を求めてもよい。これは、他の表色系においても同様である（図９の式２４、２５、及び、図１０の式３７）。

【0055】

ただし、Ｌ^*ｕ^*ｖ^*表色系、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表色系においては、Ｌ^*を考慮から除外し、式１１、２４のように２次元座標における距離を求める方が、評価方法としては好ましい。照明器具３２の出力差によって発生し得る反射光の明るさの差異に影響されずに、反射光の色を評価することが可能となるからである。

【0056】

基準点ＲＰ１は上記以外の方法によって設定されてもよい。例えば、設計上理想とする色を示す座標の点を基準点ＲＰ１とすることができる。

【0057】

距離Ｌ１を計測する際、距離は直交座標系における距離だけでなく、例えば極座標系における距離が計測されてもよい。

【0058】

＜効果＞
上記各実施形態においては、以下のような態様が開示される。

【0059】

（態様１）評価システム１０は、建材５の表面で反射した反射光の色を取得する取得処理（Ｓ３）と、反射光の色を、色空間上の点Ｐ１、Ｐ１１に変換する処理と、色空間における、予め設定された基準点ＲＰ１、ＲＰ１１の座標と点Ｐ１、Ｐ１１の座標との距離である距離Ｌ１、Ｌ１１を計測する処理と、距離Ｌ１に基づいて前記反射光を評価する処理（Ｓ４）と、を含む評価方法を実行する。

【0060】

上記構成とすることにより、建材等に反射した光を適切に評価することが可能となり、好適な照明計画を策定できる。

【0061】

（態様２）態様１において、基準点ＲＰ１、ＲＰ１１は、建材５で層内反射した光の色を示す色空間上の座標である。

【0062】

上記構成では、基準点ＲＰ１、ＲＰ１１を層内反射した光の色に基づいて設定されるので、基準点ＲＰ１、ＲＰ１１からの近さを計測することによって、反射光を適切に評価できる。

【0063】

（態様３）態様１または２において実行される評価方法は、色空間における、建材５で表皮反射した光の色を色空間上の座標に変換して得られる基準点ＲＰ２２と点Ｐ１１との距離である距離Ｌ２２を計測する処理をさらに含む。また、距離Ｌ１１及び距離Ｌ２２に基づいて、反射光を評価する。

【0064】

上記構成では、距離Ｌ１１と距離Ｌ２２との大きさを比較するなどの方法によって、反射光の色をより適切に評価することが可能となる。

【0065】

（態様４）態様１から３のいずれかにおいて、基準点ＲＰ１、Ｐ１１の座標は、反射光の光源の分光分布と建材５の分光拡散反射率とを用いて計算される。