JP2017513178A - 反射光に基づき光出力を較正するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

照明デバイス１０２、照明器具、照明システム、照明モジュール１０４、及びこれらの制御方法が開示される。様々な実施形態において、照明デバイス１０２は、表面１０８のターゲット部分１０６に向けて光を発するＬＥＤ１１８等の光源を含み得る。ＬＥＤドライバ１２０は、補正された信号１３２に応じてＬＥＤを駆動するよう構成され得る。光センサ１２２は、表面のターゲット部分から反射された光を測定し、反射光の１つ又は複数の特性を表す反射光信号１２８を生成するよう構成され得る。コントローラ１１６は、ＬＥＤドライバ及び光センサと動作的に結合され得る。コントローラは、反射光信号、及び、表面のターゲット部分から反射される光の１つ又は複数の所望の特性を表す入力信号１３０に基づき、補正された信号を生成するよう構成され得る。

Description

［０００１］本発明は、一般的には照明制御を対象とする。より具体的には、本明細書に開示される様々な独創的方法及び装置は、測定される表面からの反射光に基づく光出力の較正に関する。

［０００２］デジタル照明技術、即ち、発光ダイオード（ＬＥＤ:light-emitting diode）などの半導体光源に基づく照明は、従来の蛍光灯、ＨＩＤ灯、及び白熱灯の実現可能な代替を提供する。ＬＥＤの機能的な利点及び利益は、高いエネルギー変換及び光学的効率、耐性、より低い動作コスト、並びに他の多くのことを含む。ＬＥＤ技術の近年の発達は、多くの用途で様々な照明効果を可能にする効率的でロバストなフルスペクトル照明源を提供している。これらの照明源を具現化する器具の幾つかは、様々な色、及び色変化する照明効果を生み出すために、赤色、緑色、及び青色など様々な色を発生することが可能な１つ又は複数のＬＥＤと、ＬＥＤの出力を個別に制御するための処理装置とを含む照明モジュールを特徴とする。

［０００３］照明デバイス、照明器具、及び／又は照明システムは、複数のＬＥＤ等の光源を含み得る。複数の光源がある面に向かって光を放つとき、個別の光源によって放たれた光が他の光源によって放たれた光と重なる可能性がある。結果として、ある部分が他の部分よりも明るく照らされ、面が不均一に照らされ得る。さらに、日光等の他の光源からの周囲光が、複数の光源によって放たれた集合的な光の面上の分布に影響を及ぼし得る。

［０００４］したがって、当該分野には、複数の光源によって放たれた光の一様分布を支援することへのニーズが存在する。

［０００５］本開示は、表面から反射された光に基づき光源の光出力を較正するための独創的方法及び装置を対象とする。例えば、照明デバイス、照明ユニット、照明器具、及び／又は照明システムは、それぞれがＬＥＤ等の光源と光センサとを含む１つ又は複数の照明モジュールを含み得る。光源は、光センサによって感知された表面からの反射光を補償するよう駆動され得る。これは、例えば、照明器具の複数の照明モジュールが、表面上に比較的一様に映る集合的な光を発することを助け得る。

［０００６］一般的に、一側面では、本発明は、表面のターゲット部分に向けて光を発するＬＥＤと、補正された信号に応じてＬＥＤを駆動するＬＥＤドライバと、表面のターゲット部分から反射された光を測定し、反射光の１つ又は複数の特性を表す反射光信号を生成する光センサと、ＬＥＤドライバ及び光センサと動作的に結合されたコントローラとを含む照明デバイスに関する。コントローラは、反射光信号、及び、表面のターゲット部分から反射される光の１つ又は複数の所望の特性を表す入力信号に基づき、補正された信号を生成するよう構成され得る。

［０００７］様々な実施形態において、ＬＥＤ及び光センサは同じ場所に配置される。様々な変形例において、光センサは、ＬＥＤによって発せられる光と、表面のターゲット部分から反射され、光センサによって測定される光とが少なくとも部分的に重複する光路を有するよう、ＬＥＤに対して配置される。

［０００８］様々な実施形態において、ＬＥＤは第１のＬＥＤを含み、ＬＥＤドライバは第１のＬＥＤドライバを含み、コントローラは第１のコントローラを含み、表面のターゲット部分は第１のターゲット部分を含み、光センサは第１の光センサを含み、反射光信号は第１の反射光信号を含み、補正された信号は第１の補正された信号を含み、デバイスはさらに、表面の第２のターゲット部分に向けて光を発する第２のＬＥＤと、第２の補正された信号に応じて第２のＬＥＤを駆動する第２のＬＥＤドライバと、表面の第２のターゲット部分から反射された光を測定し、当該反射光の１つ又は複数の特性を表す第２の反射光信号を生成する第２の光センサと、第２のＬＥＤ及び第２のＬＥＤドライバと動作的に結合された第２のコントローラであって、第２の反射光信号及び入力信号に基づき、第２の補正された信号を生成する第２のコントローラとを含む。これらの実施形態の様々な変形例において、第１及び第２のターゲット部分は少なくとも部分的に重なる。様々な変形例において、第１のコントローラはマスターとして動作し、第２のコントローラはスレーブとして動作する。様々な変形例において、マスターは、少なくとも特定の期間の間、第１の反射光信号とは無関係に第１の補正された信号を生成し、一方、スレーブコントローラは、第２の反射光信号及び入力信号に基づき第２の補正された信号を生成する。様々な変形例において、マスターは、期間の経過後、第１の反射光信号及び入力信号に基づく第１の補正された信号の生成を開始又は再開する。

［０００９］様々な実施形態において、感知された第１の反射光信号の変化に応じて、第１のコントローラは、第１の期間の間、第２のコントローラに第２の反射光信号の変化を一切無視させ、当該第１の期間の間、変更された反射光信号及び入力信号に基づき、第１の補正された信号を生成する。様々な変形例において、第１の期間の経過後、第１のコントローラは、第２の期間の間、第１の反射光信号の変化を一切無視する。様々な変形例において、第１の反射光信号の感知された変化に応じて、第１のコントローラは、第１の期間の間バスをローに駆動し、第１の期間の終了時、バスを解放する。様々な変形例において、第１の期間の経過後、第２のコントローラは、第３のＬＥＤ及び第３のＬＥＤドライバに動作的に結合された第３のコントローラに、第２の期間の間、第３の反射光信号の変化を一切無視させ、第２の期間の間、第２の反射光信号の感知された変化に少なくとも部分的に基づき、第２の補正された信号を生成する。

［００１０］様々な実施形態において、コントローラは、情報を運ぶ符号化光を発するようＬＥＤドライバがＬＥＤを駆動するよう補正された信号を変調する。様々な変形例において、コントローラは、さらに、反射光信号に基づき、表面のターゲット部分から反射された全光と、表面から反射された情報を運ぶ符号化光とを区別する。様々な変形例において、コントローラは、全光と符号化光との間の差に基づき補正された信号を生成する。

［００１１］他の側面では、本発明は、ＬＥＤドライバ及びＬＥＤを有する照明モジュールの制御方法であって、ＬＥＤドライバによって、補正された信号に基づき、表面のターゲット部分に向けて光を発するようＬＥＤを駆動するステップと、ＬＥＤと同じ場所に配置された光センサによって、表面のターゲット部分から反射された光を測定するステップと、光センサによって、反射光の１つ又は複数の特性を表す反射光信号を生成するステップと、反射光信号、及び、表面のターゲット部分から反射される光の１つ又は複数の所望の特性を表す入力信号に基づき補正された信号を生成するステップを含む、方法に関する。

［００１２］様々な実施形態において、表面のターゲット部分に向けて発せられる光、及びターゲット部分から測定される反射光は、少なくとも部分的に重なる光路を有する。様々な実施形態において、方法は、情報によって補正された信号を変調するステップと、ＬＥＤドライバによって、情報を運ぶ符号化光を発するようＬＥＤを駆動するステップとをさらに含み得る。様々な変形例において、方法は、反射光信号に基づき、表面のターゲット部分から反射された全光と、表面から反射された情報を運ぶ符号化光とを区別するステップをさらに含み得る。様々な変形例において、補正された信号を生成するステップは、全光と符号化光との間の差に基づき補正された信号を生成するステップを含む。

［００１３］様々な実施形態において、照明モジュールはマスター照明モジュールであり、補正された信号を生成するステップは、少なくとも特定の期間の間、他のスレーブ照明モジュールがその出射光を較正する一方、反射光信号と無関係に補正された信号を生成するステップを含む。様々な変形例において、方法は、期間の経過後、反射光信号及び入力信号に基づく補正された信号の生成を開始又は再開するステップをさらに含む。

［００１４］様々な実施形態において、方法は、反射光信号の感知された変化に応じて、第１の期間の間、他の照明モジュールに、他の照明モジュールが感知する反射光の変化を一切無視させるステップと、第１の期間の間、変更された第１の反射光信号及び入力信号に基づき補正された信号を生成するステップとをさらに含む。様々な変形例において、方法は、第１の期間の経過後、第２の期間の間、他の照明モジュールがその出射光を較正する一方、反射光信号の変化を一切無視するステップを含む。

［００１５］本開示の目的で本明細書において使用される場合、「ＬＥＤ」との用語は、任意のエレクトロルミネセンスダイオード、又は、電気信号に呼応して放射を発生できる、その他のタイプのキャリア注入／接合ベースシステム（carrier injection/junction-based system）を含むものと理解すべきである。したがって、ＬＥＤとの用語は、次に限定されないが、電流に呼応して発光する様々な半導体ベースの構造体、発光ポリマー、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、エレクトロルミネセンスストリップ等を含む。特に、ＬＥＤとの用語は、赤外スペクトル、紫外スペクトル、及び（通常、約４００ナノメートルから約７００ナノメートルまでの放射波長を含む）可視スペクトルの様々な部分のうちの１つ又は複数における放射を発生させることができるすべてのタイプの発光ダイオード（半導体及び有機発光ダイオードを含む）を指す。ＬＥＤの幾つかの例としては、次に限定されないが、様々なタイプの赤外線ＬＥＤ、紫外線ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ、アンバー色ＬＥＤ、橙色ＬＥＤ、及び白色ＬＥＤ（以下に詳しく述べる）がある。また、ＬＥＤは、所与のスペクトルに対して様々な帯域幅（例えば半波高全幅値（ＦＷＨＭ：full widths at half maximum））、及び所与の一般的な色分類内で様々な支配的波長を有する放射（例えば狭帯域幅、広帯域幅）を発生させるように構成及び／又は制御することができることを理解すべきである。

［００１６］例えば本質的に白色光を生成するＬＥＤ（例えば白色ＬＥＤ）の一実施態様は、それぞれ、組み合わされることで混合して本質的に白色光を形成する様々なスペクトルのエレクトロルミネセンスを放射する複数のダイを含む。別の実施態様では、白色光ＬＥＤは、第１のスペクトルを有するエレクトロルミネセンスを異なる第２のスペクトルに変換する蛍光体材料に関連付けられる。この実施態様の一例では、比較的短波長で狭帯域幅スペクトルを有するエレクトロルミネセンスが、蛍光体材料を「ポンピング（pumps）」して、当該蛍光体材料は、いくぶん広いスペクトルを有する長波長放射を放射する。

［００１７］なお、「ＬＥＤ」との用語は、ＬＥＤの物理的及び／又は電気的なパッケージタイプを限定しないことを理解すべきである。例えば、上述した通り、ＬＥＤは、（例えば個々に制御可能であるか又は制御不能である）異なるスペクトルの放射をそれぞれ放射する複数のダイを有する単一の発光デバイスを指すこともある。また、ＬＥＤは、ＬＥＤ（例えばあるタイプの白色ＬＥＤ）の一体部分と見なされる蛍光体に関連付けられることもある。一般に、ＬＥＤとの用語は、パッケージＬＥＤ、非パッケージＬＥＤ、表面実装ＬＥＤ、チップ・オン・ボードＬＥＤ、ＴパッケージマウントＬＥＤ、ラジアルパッケージＬＥＤ、パワーパッケージＬＥＤ、あるタイプのケーシング及び／又は光学的要素（例えば拡散レンズ）を含むＬＥＤ等を指す。

［００１８］「光源」との用語は、限定されないが、ＬＥＤベース光源（上記に定義した１つ以上のＬＥＤを含む）を含む様々な放射源のうちの任意の１つ以上を指すと理解すべきである。所与の光源は、可視スペクトル内、可視スペクトル外、又は両者の組合せでの電磁放射を発生する。したがって、「光」及び「放射」との用語は、本明細書では同義で使用される。さらに、光源は、一体構成要素として、１つ以上のフィルタ（例えばカラーフィルタ）、レンズ、又はその他の光学的構成要素を含んでもよい。また、光源は、次に限定されないが、指示、表示、及び／又は照明を含む様々な用途に対し構成されることを理解すべきである。「照明源」とは、内部空間又は外部空間を効果的に照射するのに十分な強度を有する放射を発生するように特に構成された光源である。このコンテキストにおいて、「十分な強度」とは、周囲照明（すなわち、間接的に知覚され、また、例えば、全体的に又は部分的に知覚される前に１つ以上の様々な介在面から反射される光）を提供するために空間又は環境において発生される可視スペクトルにおける十分な放射強度（放射強度又は「光束」に関して、全方向における光源からの全光出力を表すために、単位「ルーメン」がよく使用される）を指す。

［００１９］「スペクトル」との用語は、１つ以上の光源によって生成された放射の任意の１つ以上の周波数（又は波長）を指すものと理解すべきである。したがって、「スペクトル」との用語は、可視範囲内の周波数（又は波長）のみならず、赤外線、紫外線、及び電磁スペクトル全体の他の領域の周波数（又は波長）も指す。さらに、所与のスペクトルは、比較的狭い帯域幅（例えば、ＦＷＨＭは、基本的に、周波数又は波長成分をほとんど有さない）、又は、比較的広い帯域幅（様々な相対強度を有する幾つかの周波数又は波長成分）を有してよい。当然のことながら、所与のスペクトルは、２つ以上の他のスペクトルを混合（例えば、複数の光源からそれぞれ放射された放射を混合）した結果であってよい。

［００２０］「色温度」との用語は、本明細書では、通常、白色光に関連して使用されるが、その使用は、当該用語の範囲を限定することを意図していない。色温度は、基本的に、白色光の特定の色内容又は陰（例えば、赤みを帯びた、青みを帯びた）を指す。所与の放射サンプルの色温度は、従来から、問題とされている放射サンプルと同じスペクトルを基本的に放射する黒体放射体のケルビン度数（Ｋ）の温度に応じて特徴付けられている。黒体放射体の色温度は、通常、約７００度Ｋ（通常、人間の目に最初に可視となると考えられている）から１０，０００度Ｋ超の範囲内であり、白色光は、通常、約１５００〜２０００度Ｋより高い色温度において知覚される。

［００２１］低色温度は、通常、より顕著な赤色成分、すなわち、「温かい印象」を有する白色光を示す一方で、高色温度は、通常、より顕著な青色成分、すなわち、「冷たい印象」を有する白色光を示す。一例として、炎は約１，８００度Ｋの色温度を有し、従来の白熱電球は約２８４８度Ｋの色温度を有し、早朝の日光は約３，０００度Ｋの色温度を有し、曇った日の真昼の空は約１０，０００度Ｋの色温度を有する。約３，０００度Ｋの色温度を有する白色光の下で見られたカラー画像は、比較的赤みの帯びた色調を有する一方で、約１０，０００度Ｋの色温度を有する白色光の下で見られたカラー画像は、比較的青みの帯びた色調を有する。

［００２２］「照明固定具」及び「照明器具」との用語は、本明細書では、特定の形状因子、アセンブリ又はパッケージの１つ以上の照明ユニットの実施態様又は配置を指すために同義に使用される。「照明ユニット」との用語は、本明細書では、同じ又は異なるタイプの１つ以上の光源を含む装置を指して使用される。所与の照明ユニットは、様々な光源の取付け配置、筐体／ハウジング配置及び形状、並びに／又は、電気及び機械的接続構成の何れか１つを有してもよい。さらに、所与の照明ユニットは、光源の動作に関連する様々な他の構成要素（例えば制御回路）に任意選択的に関連付けられてもよい（例えば含む、結合される、及び／又は一緒にパッケージされる）。「ＬＥＤベースの照明ユニット」とは、上記した１つ以上のＬＥＤベースの光源を、単独で又はその他の非ＬＥＤベースの光源との組合せで含む照明ユニットを指す。「マルチチャネル」照明ユニットとは、それぞれ異なる放射スペクトルを発生する少なくとも２つの光源を含むＬＥＤベースの又は非ＬＥＤベースの照明ユニットを指すものであり、各異なる光源スペクトルは、マルチチャネル照明ユニットの「チャネル」と呼ばれる。

［００２３］本明細書において、用語「コントローラ」は、通常、１つ以上の光源の動作に関連する様々な装置を表すために使用される。本明細書で論じられる様々な機能を実行するために、コントローラは多数の方法で実装され得る（例えば、専用ハードウェアによって等）。「プロセッサ」は、本明細書で論じられる様々な機能を実行するためにソフトウェア（例えば、マイクロコード）を用いてプログラミングされ得る１つ以上のマイクロプロセッサを使用するコントローラの一例である。コントローラは、プロセッサを使用して又は使用せずに実装され、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との組み合わせ（例えば、１つ以上のプログラミングされたマイクロプロセッサ及び付随する回路）として実装されてもよい。本開示の多様な実施形態において使用され得るコントローラ部品の例は、限定はされないが、従来のマイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、及びＦＰＧＡ（field-programmable gate array）を含む。

［００２４］多様な実装形態において、プロセッサ又はコントローラは１つ以上の記憶媒体（本明細書では通常「メモリ」と呼ばれ、例えばＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フロッピーディスク、コンパクトディスク、光学ディスク、磁気テープ等の揮発性及び非揮発性コンピュータメモリ）に関連付けられ得る。一部の実装形態において、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、本明細書で説明される機能のうちの少なくとも一部を実行する１つ以上のプログラムによって符号化され得る。様々な記憶媒体がプロセッサ若しくはコントローラ内に固定され、又は移動可能でもよく、記憶媒体上に記憶された１つ以上のプログラムがプロセッサ若しくはコントローラにロードされて、本明細書に説明される本発明の多様な側面を実行してもよい。本明細書において、用語「プログラム」又は「コンピュータプログラム」は広義の意味で使用され、１つ以上のプロセッサ又はコントローラをプログラミングするために用いることができるあらゆる種類のコンピュータコード（例えば、ソフトウェア又はマイクロコード）を指す。

［００２５］「ネットワーク」との用語は、本明細書において使用される場合、（コントローラ又はプロセッサを含む）任意の２つ以上のデバイス間及び／又はネットワークに結合された複数のデバイス間での（例えばデバイス制御、データ記憶、データ交換等のための）情報の転送を容易にする２つ以上のデバイスの任意の相互接続を指す。容易に理解されるように、複数のデバイスを相互接続するのに適したネットワークの様々な実施態様は、様々なネットワークトポロジのうちの何れかを含み、様々な通信プロトコルのうちの何れかを使用することができる。さらに、本開示による様々なネットワークにおいて、２つのデバイス間の接続はいずれも、２つのシステム間の専用接続を表わすか、又は、これに代えて非専用接続を表わしてもよい。２つのデバイス用の情報を担持することに加えて、当該非専用接続（例えばオープンネットワーク接続）は、必ずしも２つのデバイス用ではない情報を担持することがある。さらに、容易に理解されるように、本明細書で説明されたデバイスの様々なネットワークは、ネットワーク全体に亘る情報の転送を容易にするために、１つ以上のワイヤレス、ワイヤ／ケーブル、及び／又は光ファイバリンクのリンクを使用できる。

［００２６］以下に更に詳細に論じられる前述の概念及び追加の概念の全ての組合せが、（そのような概念が互いに矛盾しないと仮定して）本明細書で開示される進歩性のある主題の一部として考えられることが理解されるべきである。特に、本開示の最後に現れる特許請求される主題の全ての組合せが、本明細書で開示される進歩性のある主題の一部として考えられる。また、参照により援用される任意の開示に現れることもある本明細書で明示的に採用する用語は、本明細書で開示される特定の概念と最も調和する意味を与えられるべきであることが理解されるべきである。

［００２７］図面中、同様の参照符号は、概して、異なる図面にわたって同じ部分を表す。また、図面は、必ずしも縮尺通りではなく、概して、本発明の原理を例示することに重点が置かれている。

［００２８］図１は、様々な実施形態に係る、集合的照明効果を作成するために使用される照明デバイスの例を概略的に示す。 ［００２９］図２は、様々な実施形態に係る、本開示の選択された側面に従い構成された照明モジュールの例を概略的に示す。 ［００３０］図３は、様々な実施形態に係る、本開示の選択された側面に従い構成された照明モジュールが、周囲光の侵入を補償するよう協力する態様の例を概略的に示す。 ［００３１］図４は、様々な実施形態に係る、本開示の選択された側面に従い構成された照明モジュールの動作方法の例を示す。

［００３２］照明デバイス／ユニット、照明器具、及び／又は照明システムは、複数のＬＥＤ等の光源を含み得る。複数の光源がある面に向かって光を放つとき、各光源によって放たれた光が他の光源によって放たれた光と重なる可能性がある。結果として、ある部分が他の部分よりも明るく照らされ、面が不均一に照らされ得る。したがって、当該分野には、複数の光源によって放たれる光の一様分布を容易化することへのニーズが存在する。より一般的には、出願人は、複数の光源を備える照明器具、照明システム、及び／又は照明デバイス／ユニットの各光源を、他の光源によって放たれた光及び／又は周囲光を考慮して個別に制御することが有益であろうことを認識及び理解した。上記に照らして、本発明の様々な実施形態及び実装形態は、他の光源によって放たれた光及び／又は周囲光を相殺するよう、各光源の出射光を制御することを対象とする。

［００３３］図１を参照して、一実施形態では、第１の照明デバイス１０２ａ及び第２の照明デバイス１０２ｂ（まとめて照明デバイス１０２と称される）は、複数の照明モジュール１０４ａ−ｆ（まとめて照明モジュール１０４と称される）を含み得る。照明デバイス１０２は、照明器具、照明ユニット、照明ユニットが取り付けられた照明固定具、及び／又は複数の照明モジュール１０４が取り付けられ及び／又は内蔵された任意の他のデバイスであり得る。照明モジュール１０４は、後に詳述される様々な構成要素を含み得る。

［００３４］複数の照明モジュール１０４ａ−ｆは、表面１０８の複数のターゲット部分１０６ａ−ｆに向けて光を放ち得る。ターゲット部分１０６において表面１０８から反射される光は、照明効果１０６とも称され得る。場合によっては、２つの異なる照明モジュール１０４によって投射された照明効果１０６が重なり得る。図１では、例えば、第３の照明モジュール１０４ｃは、第４の照明モジュール１０４ｄによって投射される第４の照明効果１０６ｄと重なる照明効果１０６ｃを投射し、重なり１１０ａを作成する。照明効果１０６が重なる場合、表面１０８から反射される光の様々な観察可能な特性が増強又は他の態様で変更され、観察される照明効果が所望のものから逸脱するおそれがある。例えば、複数の照明モジュール１０４ａ−ｆによって表面１０８上に投射される累積照明効果が比較的一様であることが望まれ得る。そのような場合、重なり１１０ａ等の重複照明効果は望ましくない可能性がある。他の例として、例えば時間帯等により、周囲光条件が経時的に変化し得る。かかる変化も、照明効果１０６の観察可能な特性に影響を及ぼし得る。例えば、図１では、窓１１４から入る周囲光１１２によって第６の照明効果１０６ｆが影響を受けている。これは、第１の重なり１１０ａと同様な理由で望ましくない可能性がある第２の重なり１１０ｂを作成する。

［００３５］したがって、様々な実施形態において、照明モジュール１０６は、重なり１１０ａ及び１１０ｂ等の観察される照明効果における望ましくないアーチファクトの補償を個別の照明モジュールレベルで支援する様々な構成要素を有するよう構成され得る。例えば、各照明モジュール１０６は、表面１０８のターゲット部分１０６に向けて光を放ち、ターゲット部分１０６から反射された光を測定し、出射光を調整することにより、１つ又は複数の所望の照明特性と対応するよう、照明効果１０６の１つ又は複数の照明特性を較正するよう構成され得る。これは、例えば、複数の照明モジュール１０４によって作成される集合的な照明効果を平滑化するために使用され得る。

［００３６］照明モジュール１０４の一例の構成要素が図２に示されている。照明モジュール１０４は、コントローラ１１６を含み得る。コントローラ１１６は、対応するＬＥＤドライバ１２０を介して、１つ又は複数のＬＥＤ１１８等の光源と動作的に結合され得る。コントローラ１１６は、さらに、光センサ１２２と動作的に結合され得る。様々な実施形態において、光センサ１２２は様々な形態を取り、例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ、光依存性抵抗（ＬＤＲ）、及び追加ＬＥＤ等であり得る。

［００３７］様々な実施形態において、光センサ１２２は、表面１０８のターゲット部分１０６から反射された光を感知するよう構成され得る。図２に示される実施形態のような一部の実施形態では、光センサ１２２は、光センサ１２２によって観測される光がＬＥＤ１１８によって放たれる光と同じ光路１２４に少なくとも部分的に重なるよう、ＬＥＤ１１８と同じ場所に配置され得る。一部の実施形態では、光路１２４は、１つ又は複数の光学素子１２６によって少なくとも部分的に定められ得る。光学素子１２６は様々な形態を取り、例えばレンズ又はコリメータ等であり得る。感知された表面１０８のターゲット部分１０６からの反射光に基づき、光センサ１２２は、反射光信号１２８を生成し得る。

［００３８］様々な実施形態において、コントローラ１１６は入力信号１３０を受信し得る。入力信号１３０は、表面１０８のターゲット部分１０６から反射される光の１つ又は複数の所望の特性（例えば、輝度、強度、符号化光信号、色相、飽和度、色温度等）を表し得る。例えば、入力信号１３０は、１つ又は複数の所望の特性を有する光を放つようＬＥＤ１１８を駆動する（例えば、パルス幅変調、又は選択される電流を使用して）ようＬＥＤドライバ１２０を動作させる信号をＬＥＤドライバ１２０に供給するようコントローラ１１６を動作させる照明システムブリッジ（図示無し）からの信号であり得る。あるいは、入力信号１３０は、調光壁スイッチ、又はコンピュータデバイス（例えば、スマートフォン、ラップトップ、タブレット、ウェアラブルなスマートグラス又は時計等）等の他の調節可能な入力ソースから送られ得る。様々な実施形態において、例えば、複数の照明モジュール１０４が集合的に表面上に一様な照明効果を作成し得るよう、入力信号１３０は、照明デバイス１０２のこれらの複数の照明モジュール１０４について同じであり得る。しかし、これは必須ではない。他の実施形態では、照明デバイス１０２の別々の照明モジュール１０４は異なる入力信号１３０を受信し得る。

［００３９］光センサ１２２によって測定される反射光が入力信号１３０によって表される所望の光に対応するようＬＥＤ１１８の出射光を較正するために、様々な実施形態において、コントローラ１１６は補正された信号１３２を生成し、これをＬＥＤドライバ１２０に供給し得る。コントローラ１１６は、入力信号１３０及び反射光信号１２８に基づき補正された信号１３２を生成し得る。例えば、コントローラ１１６は、入力信号１３０を反射光信号１２８と比較し、差を補償するよう補正された信号１３２を変更し得る。このようにすることで、照明モジュール１０４は、自身が作成する照明効果１０６の期待される特性と実際の特性との間の差を考慮し、例えば、２つの照明効果の重複領域（例えば、図１の１１０ａ）が１つの集合的な照明効果に「混ざり合う」よう、より強度の低い光を発し得る。

［００４０］様々な実施形態において、照明デバイス１０２の一部を形成する複数の照明モジュール１０４のうちの１つの照明モジュール１０４がマスターとして動作し、他の照明モジュール１０４はスレーブとして動作し得る。マスター照明モジュール及びスレーブ照明モジュールは、各々の光センサ１２２によって感知された反射光の変化に対して異なる反応をするよう構成され得る。例えば、マスターとして動作する照明モジュール１０４のコントローラ１１６は、ある態様で自身の反射光信号１２８の変化に対して反応し又は反応しない一方、スレーブとして動作する他の照明モジュール１０４の他のコントローラ１１６は、異なる態様で自身の反射光信号１２８に対して反応し又は反応しなくてもよい。

［００４１］例えば、一部の実施形態では、マスターとして動作する照明モジュール１０４のコントローラ１１６は、少なくとも所定期間の間、反射光信号１２８とは無関係に自らの補正された信号１３２を生成するよう構成され得る。一方、スレーブとして動作する他の照明モジュール１０４の他のコントローラ１１６は、当該所定期間の間、自らの反射光信号１２８及び入力信号１３０に基づき自らの補正された信号１３２を生成するよう構成され得る。期間が経過すると、スレーブ照明モジュール１０４は（場合によっては照明デバイス上の他のスレーブ照明モジュールも）自らの光出力を較正する時間があった可能性がある。このような場合、マスター照明モジュール１０４の光出力を較正する必要はもはやないか、又は、マスター照明モジュール１０４は、スレーブ照明モジュール１０４によって感知される照明特性の変化を防ぐよう選択された態様で自らの光出力を較正し得る。いずれにせよ、期間の経過後、様々な実施形態において、マスターは自らの反射光信号１２８及び入力信号１３０に基づく自らの補正された信号１３２の生成を再開し得る。

［００４２］他の実施形態では、マスター及びスレーブ照明モジュール１０４は異なる態様で協力し得る。例えば、図３を参照して、第１の照明モジュール１０４ａが例えばその光センサ１２２（図３には図示されていない、図２を参照されたい）を介して、その反射光信号の変化を感知したと仮定する。例えば、窓３４２から周囲光３４０が差し込んでおり、太陽の位置の移動に伴い、照明モジュール１０４ａ−ｃによって作成される集合的照明効果１０６ａ−ｃを徐々に横断すると仮定する。

［００４３］第１の照明モジュール１０４ａは、他の照明モジュール１０４に所定期間各々の反射光信号の変化を一切無視させることにより、周囲光３４０に反応し得る。所定期間の間、第１の照明モジュール１０４ａは（例えば、コントローラにより（図３には示されていない、図２を参照されたい））自らの（周囲光３４０の侵入により変化している可能性がある）反射光信号及び入力信号１３０に基づき、自らの補正された信号を生成し得る。所定期間の経過後、第１の照明モジュール１０４ａは他の所定期間の間、自らの反射信号のさらなる変化を一切無視し、一方、第２の照明モジュール１０４ｂ、第３の照明モジュール１０４ｃ、及び／又は照明デバイス１０２に関連付けられた他の照明モジュールは、周囲光３４０の侵入を補償するために各々の光出力を較正する機会を有し得る。

［００４４］例えば、一部の実施形態では、感知された反射光信号の変化に応じて、第１の照明モジュール１０４ａは第１の所定期間の間バス３５０をローに駆動し得る（網掛けによって示されるように）。バス３５０がローの間、１０４ｂ及び１０４ｃ等の他の照明モジュールは各々の反射光信号を無視し得る（例えば、信号から切り離され得る）。第１の照明モジュール１０４ａは第１の所定期間の終了時にバス３５０を解放し得る。その後、第２の照明モジュール１０４ｂ又は他の照明モジュールがバス３５０をローに駆動し、効率的に他の照明モジュールによる照明出力の較正を防ぎ、介入光を補償するよう自らの光出力を較正し得る。自らの較正を完了した後、第２の照明モジュール１０４ｂはバス３５０を解放し、照明デバイス１０２の他の照明モジュール１０４の較正に続き得る。

［００４５］本開示の選択された側面に従い構成された照明モジュール１０４は、重複照明効果及び／又は介入光源（例えば日光）の補償をするよう各自の光出力を協同的に較正する他の技術を使用し得る。再び図２を参照して、一部の実施形態では、コントローラ１１６は、情報を運ぶ符号化光を発するようＬＥＤドライバ１２０がＬＥＤ１１８を駆動するよう、補正された信号１３２を変調し得る。このような場合、コントローラ１１６は、反射光信号１２８に基づき、表面１０８のターゲット部分１０６から反射された全光と（周囲光及び／又は他の照明モジュールからの光を含み得る）、ＬＥＤ１１８によって出射された光に対応する情報を運ぶ符号化光とを区別することが可能であり得る。その後、コントローラ１１６は、単純に全光に基づいてではなく、全光と符号化光との間の差に基づき補正された信号１３２を生成することができる。

［００４６］図４は、様々な実施形態に係る、照明モジュール１０４の制御方法４００の例を示す。動作は特定の順序で示されているが、これは限定を意味するものではない。１つ又は複数の動作が並べ替えられ、追加され、及び／又は省かれ得る。ブロック４０２において、ＬＥＤ１１８は例えばＬＥＤドライバ１２０によって駆動され、例えば補正された信号１３２に基づき、表面１０８のターゲット部分１０６に向けて光を発し得る。

［００４７］ブロック４０４において、表面１０８のターゲット部分１０６から反射された光が、例えば光センサ１２２によって測定され得る。ブロック４０６において、反射光から感知された１つ又は複数の光特性を表す反射光信号１２８が例えば光センサ１２２によって生成され得る。ブロック４０８において、反射光信号１２８及び入力信号１３０に基づき、例えばコントローラ１１６によって補正された信号１３２が生成され得る。一部の実施形態では、オプションのブロック４１０において、例えばコントローラ１１６により、補正された信号１３２が情報を含むよう変調され得る。このような場合、ブロック４０２において、ＬＥＤ１１８は情報を運ぶ符号化光信号を発するよう例えばＬＥＤドライバ１２０によって駆動され得る。

［００４８］幾つかの発明実施形態を本明細書に説明し例示したが、当業者であれば、本明細書にて説明した機能を実行するための、並びに／又は、本明細書にて説明した結果及び／若しくは１つ以上の利点を得るための様々な他の手段及び／若しくは構造体を容易に想到できよう。また、このような変更及び／又は改良の各々は、本明細書に説明される発明実施形態の範囲内であるとみなす。より一般的には、当業者であれば、本明細書にて説明されるすべてのパラメータ、寸法、材料、及び構成は例示のためであり、実際のパラメータ、寸法、材料、及び／又は構成は、発明教示内容が用いられる１つ以上の特定用途に依存することを容易に理解できよう。当業者であれば、本明細書にて説明した特定の発明実施形態の多くの等価物を、単に所定の実験を用いて認識又は確認できよう。したがって、上記実施形態は、ほんの一例として提示されたものであり、添付の請求項及びその等価物の範囲内であり、発明実施形態は、具体的に説明された又はクレームされた以外に実施可能であることを理解されるべきである。本開示の発明実施形態は、本明細書にて説明される個々の特徴、システム、品物、材料、キット、及び／又は方法に関する。さらに、２つ以上のこのような特徴、システム、品物、材料、キット、及び／又は方法の任意の組み合わせも、当該特徴、システム、品物、材料、キット、及び／又は方法が相互に矛盾していなければ、本開示の本発明の範囲内に含まれる。

［００４９］本明細書にて定義されかつ用いられた定義はすべて、辞書の定義、参照することにより組み込まれた文献における定義、及び／又は、定義された用語の通常の意味に優先されて理解されるべきである。

［００５０］本明細書及び特許請求の範囲にて使用される「ａ」及び「ａｎ」の不定冠詞は、特に明記されない限り、「少なくとも１つ」を意味するものと理解されるべきである。

［００５１］さらに、特に明記されない限り、本明細書に記載された２つ以上のステップ又は動作を含むどの方法においても、当該方法のステップ又は動作の順番は、記載された方法のステップ又は動作の順序に必ずしも限定されないことを理解すべきである。

［００５２］請求項において、括弧内に登場する任意の参照符号は、便宜上、提供されているに過ぎず、当該請求項をいかようにも限定することを意図していない。

［００５３］特許請求の範囲においても上記明細書においても、「備える」、「含む」、「担持する」、「有する」、「含有する」、「関与する」、「保持する」、「〜から構成される」等といったあらゆる移行句は、非制限的、すなわち、含むがそれに限定されないことを意味すると理解すべきである。米国特許庁特許審査手続便覧の第２１１１．０３項に記載される通り、「〜からなる」及び「本質的に〜からなる」といった移行句のみが、制限又は半制限移行句である。

Claims (24)

1. 表面のターゲット部分に向けて光を発するＬＥＤと、
   補正された信号に応じて前記ＬＥＤを駆動するＬＥＤドライバと、
   前記表面の前記ターゲット部分から反射された光を測定し、前記反射光の１つ又は複数の特性を表す反射光信号を生成する光センサと、
   前記ＬＥＤドライバ及び前記光センサと動作的に結合されたコントローラであって、前記反射光信号、及び、前記表面の前記ターゲット部分から反射される光の１つ又は複数の所望の特性を表す入力信号に基づき、前記補正された信号を生成するコントローラと
   を含む、照明デバイス。
2. 前記ＬＥＤ及び前記光センサは同じ場所に配置される、請求項１に記載の照明デバイス。
3. 前記光センサは、前記ＬＥＤによって発せられる光と、前記表面の前記ターゲット部分から反射され、前記光センサによって測定される光とが少なくとも部分的に重複する光路を有するよう、前記ＬＥＤに対して配置される、請求項２に記載の照明デバイス。
4. 前記ＬＥＤは第１のＬＥＤを含み、前記ＬＥＤドライバは第１のＬＥＤドライバを含み、前記コントローラは第１のコントローラを含み、前記表面の前記ターゲット部分は第１のターゲット部分を含み、前記光センサは第１の光センサを含み、前記反射光信号は第１の反射光信号を含み、前記補正された信号は第１の補正された信号を含み、前記デバイスはさらに、
   前記表面の第２のターゲット部分に向けて光を発する第２のＬＥＤと、
   第２の補正された信号に応じて前記第２のＬＥＤを駆動する第２のＬＥＤドライバと、
   前記表面の前記第２のターゲット部分から反射された光を測定し、当該反射光の１つ又は複数の特性を表す第２の反射光信号を生成する第２の光センサと、
   前記第２のＬＥＤ及び前記第２のＬＥＤドライバと動作的に結合された第２のコントローラであって、前記第２の反射光信号及び前記入力信号に基づき、前記第２の補正された信号を生成する第２のコントローラと
   を含む、請求項１に記載の照明デバイス。
5. 前記第１及び第２のターゲット部分は少なくとも部分的に重なる、請求項４に記載の照明デバイス。
6. 前記第１のコントローラはマスターとして動作し、前記第２のコントローラはスレーブとして動作する、請求項５に記載の照明デバイス。
7. 前記マスターは、少なくとも特定の期間の間、前記第１の反射光信号とは無関係に前記第１の補正された信号を生成し、一方、前記スレーブは、前記第２の反射光信号及び前記入力信号に基づき前記第２の補正された信号を生成する、請求項６に記載の照明デバイス。
8. 前記マスターは、前記期間の経過後、前記第１の反射光信号及び前記入力信号に基づく前記第１の補正された信号の生成を開始又は再開する、請求項７に記載の照明デバイス。
9. 感知された前記第１の反射光信号の変化に応じて、前記第１のコントローラは、
   第１の期間の間、前記第２のコントローラに前記第２の反射光信号の変化を一切無視させ、
   前記第１の期間の間、前記変化した第１の反射光信号及び前記入力信号に基づき、前記第１の補正された信号を生成する、請求項５に記載の照明デバイス。
10. 前記第１の期間の経過後、前記第１のコントローラは、第２の期間の間、前記第１の反射光信号の変化を一切無視する、請求項９に記載の照明デバイス。
11. 前記第１の反射光信号の前記感知された変化に応じて、前記第１のコントローラは、前記第１の期間の間バスをローに駆動し、前記第１の期間の終了時に前記バスを解放する、請求項９に記載の照明デバイス。
12. 前記第１の期間の経過後、前記第２のコントローラは、第３のＬＥＤ及び第３のＬＥＤドライバに動作的に結合された第３のコントローラに、第２の期間の間、第３の反射光信号の変化を一切無視させ、
    前記第２の期間の間、前記第２の反射光信号の感知された変化に少なくとも部分的に基づき、前記第２の補正された信号を生成する、請求項９に記載の照明デバイス。
13. 前記コントローラは、さらに、情報を運ぶ符号化光を発するよう前記ＬＥＤドライバが前記ＬＥＤを駆動するよう前記補正された信号を変調する、請求項１に記載の照明デバイス。
14. 前記コントローラは、さらに、前記反射光信号に基づき、前記表面の前記ターゲット部分から反射された全光と、前記表面から反射された情報を運ぶ符号化光とを区別する、請求項１３に記載の照明デバイス。
15. 前記コントローラは、前記全光と前記符号化光との間の差に基づき前記補正された信号を生成する、請求項１４に記載の照明デバイス。
16. ＬＥＤドライバ及びＬＥＤを有する照明モジュールの制御方法であって、
    前記ＬＥＤドライバによって、補正された信号に基づき、表面のターゲット部分に向けて光を発するよう前記ＬＥＤを駆動するステップと、
    前記ＬＥＤと同じ場所に配置された光センサによって、前記表面の前記ターゲット部分から反射された光を測定するステップと、
    前記光センサによって、前記反射光の１つ又は複数の特性を表す反射光信号を生成するステップと、
    前記反射光信号、及び、前記表面の前記ターゲット部分から反射される光の１つ又は複数の所望の特性を表す入力信号に基づき前記補正された信号を生成するステップと
    を含む、方法。
17. 前記表面の前記ターゲット部分に向けて発せられる光、及び前記ターゲット部分から測定される前記反射光は、少なくとも部分的に重なる光路を有する、請求項１６に記載の方法。
18. 情報によって前記補正された信号を変調するステップと、
    前記ＬＥＤドライバによって、前記情報を運ぶ符号化光を発するよう前記ＬＥＤを駆動するステップと
    をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
19. 前記反射光信号に基づき、前記表面の前記ターゲット部分から反射された全光と、前記表面から反射された前記情報を運ぶ符号化光とを区別するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記補正された信号を生成するステップは、前記全光と前記符号化光との間の差に基づき前記補正された信号を生成するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記照明モジュールはマスター照明モジュールであり、前記補正された信号を生成するステップは、少なくとも特定の期間の間、他のスレーブ照明モジュールがその出射光を較正する一方、前記反射光信号と無関係に前記補正された信号を生成するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
22. 前記期間の経過後、前記反射光信号及び前記入力信号に基づく前記補正された信号の生成を開始又は再開するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
23. 前記反射光信号の感知された変化に応じて、第１の期間の間、他の照明モジュールに、前記他の照明モジュールが感知する反射光の変化を一切無視させるステップと、
    前記第１の期間の間、変更された第１の反射光信号及び前記入力信号に基づき前記補正された信号を生成するステップと
    をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
24. 前記第１の期間の経過後、第２の期間の間、前記他の照明モジュールがその出射光を較正する一方、前記反射光信号の変化を一切無視する、請求項２３に記載の方法。