JP2009032483A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照明光の光色をフィルタにより調整する照明装置において、視対象に対する色識別能力の低下を抑制し、しかも人体に対するメラトニンの分泌を抑制しないようにする。
【解決手段】照明装置１は、光源２と、光源２からの光を照射すると共に床面Ｆに臨むように形成された照射面３０を有する筐体３と、を備え、照射面３０の縁部近傍にフィルタ部４を有する。フィルタ部４は、光源２からの光のうち、人体に対してメラトニンの分泌を抑制する作用を有する波長成分の光の透過を低減する構成とされている。この構成により、照射面３０の直下方向には、光源２からの光が直接的に照射されるので、視対象の色識別性を低下させない。また、照射面３０の直下方向から床面Ｆと略平行な方向へ一定角度以上広がる方向には、メラトニンの分泌を抑制する作用を有する波長成分が低減された光が照射される。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明光によるメラトニン分泌抑制作用を低減する照明装置に関する。

従来から、照明光の光色は、人の生体リズムに影響を及ぼすことが知られている。例えば、就寝前の時間帯に、照明光の光色を、照明光を電球のような赤みを帯びた色にすると、白色光や昼光色光と比べて脳に対する刺激が低減され、人の円滑な入眠を促すことができる。これに対して、照明光の光色を、水銀灯のような青白い色にすると、脳に対する刺激が強まり、人の意識を覚醒することができる。これら照明光の光色が人の睡眠に与える影響は、脳の松果体から分泌されるメラトニンが深く関与していると考えられている。

メラトニンは、生活リズム等の違いにより個人差があるが、一般的には入眠前から睡眠初期にかけて多く分泌され、体温の低下や円滑な入眠を促進すると考えられている。また、メラトニンは、夜間の受光によりその分泌が抑制されることが知られており、光の波長が４６４ｎｍ付近にあるときメラトニン分泌抑制感度が高くなることが報告されている（例えば、非特許文献１参照）。従って、この波長近辺の波長成分をカットすることにより、メラトニンの分泌抑制を低減して、人が就寝時に円滑に入眠できるようにすることができる。

ところが、４６４ｎｍ付近の波長成分をカットされた光は、青色波長成分が失われているので、照明光としては不自然な光色になる。そこで、波長４８０〜５０５ｎｍの平均光透過率を略３０％以下に制限する光フィルタを備えることにより、メラトニン分泌抑制を防止しつつ、照明光を比較的自然な色に保つことができる照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
G．C．Brainard et al．(2001):"Action Spectrum for Melatonin Regulation in Humans：Evidence for a Novel Circadian Photoreceptor"，The Journal of Neuroscience,August15，2001，21(16)，pp6405−6412 特開２００６−２５９０７９号公報

しかしながら、上記特許文献１に示される照明装置では、照射面の全体が青色波長成分の透過を制限するグローブ（フィルタ）によって覆われているので、その照射光は、光源からの直接光に比べると、演色性が低く、視対象に対する人の色識別能力を低下させてしまう。また、例えグローブの外縁近傍のみが、上述の透過性を有するフィルタとして構成されても、光源からの光はグローブ内で多重反射してからグローブ外へ拡散放射されるので、フィルタリングされた光と、フィルタリングされていない光とが混光し、結果として、視対象に対する色識別性も低く、メラトニンの分泌抑制を十分に低減することもできない照明光が照射される。

本発明は、上記課題を解決するものであり、視対象に対する人の色識別能力の低下を抑制し、しかも人体に対するメラトニンの分泌を抑制することなく、人が円滑に入眠できるようにする照明装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、光源と、前記光源からの光を照射すると共に床面に臨むように形成された照射面を有する筐体と、を備えた照明装置であって、前記照射面の縁部近傍にフィルタ部を有し、前記フィルタ部は、前記光源からの光のうち、人体に対してメラトニンの分泌を抑制する作用を有する波長成分の光の透過を低減する構成とされているものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の照明装置において、前記フィルタ部を液晶フィルタとしたものである。

請求項１の発明によれば、照射面の直下方向には、光源からの光が直接的に照射されるので、光源の光の演色性がそのまま維持され、視対象の色識別性を低下させない。また、照射面の直下方向から床面と略平行な方向へ一定角度以上広がる方向（すなわち、光が直接眼に入る方向）には、フィルタ部によってメラトニンの分泌を抑制する作用を有する波長成分が低減された光が照射されるので、人体に対するメラトニンの分泌を抑制せず、人の円滑な入眠を妨げない。

請求項２の発明によれば、液晶フィルタを作動させて、この液晶フィルタを透過した光に含まれる、メラトニン抑制作用を有する波長成分の量を調整することにより、人のサーカディアンリズムに適した照明光を供給することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る照明装置について、図１（ａ）（ｂ）及び図２を参照して説明する。本実施形態の照明装置１は、光源２と、光源２からの光を照射すると共に床面Ｆに臨むように形成された照射面３０を有する筐体３と、を備える。また、照明装置１は、照射面３０の縁部近傍にフィルタ部４を有し、このフィルタ部４は、光源２からの光のうち、人体に対してメラトニンの分泌を抑制する作用を有する波長成分の光の透過を低減する構成とされている。通常、照明装置１は、天井Ｃ等に埋め込まれ、床面Ｆ方向に光を照射する埋め込み式照明器具に適用される。なお、図中の実線矢印は、光源２から出射された直接光Ｌ１を示し、点線矢印は、フィルタ部４を透過した光Ｌ２を示す。

照明装置１は、電源のオンオフ等、ユーザの操作による調光操作信号を入力する入力部５と、商用電源（図示せず）に接続され、入力部５からの信号に基づいて光源２を調光制御する制御部６と、を更に備える。また、制御部６と光源２との間には、光源２を点灯駆動するための点灯回路（図示せず）が設けられ、好ましくは、光源２からの光を床面Ｆ方向に反射する反射鏡（図示せず）等が適宜に配置される。

光源２には、汎用の光源が用いられ、例えば、電球型蛍光灯、ハロゲンランプ、白熱灯、ＬＥＤ等が用いられる。また、光源２は、複数のＬＥＤ（ＲＧＢ）を配置し、各ＬＥＤを適宜に調光制御することにより任意の色の光を出射可能としたものであってもよい。

筐体３は、略円筒形状の構造材から成り、筐体３の天井面等と接する面が、光源２からの光を床面Ｆに向けて出射する照射面３０となるように形成される。筐体３の材料には、例えば、アルミニウム合金等の金属又はポリカーボネートやＰＰＳ等の樹脂材料等が用いられる。なお、筐体３は、光源２、制御部６及び反射鏡等を収納することができれば、その形状や寸法は特に限定されないが、好ましくは汎用の埋込型照明器具と同程度の埋込穴寸法及び器具埋込高になるよう設計される。

フィルタ部４は、例えば、橙色系蛍光着色材料を含有させた透光性樹脂から成り、その外径が照射面３０の内径と一致するよう、かつ照射面３０の中央近傍は空隙となるように形成される。また、フィルタ部４は、光源２から出射される光のうち、人体に対してメラトニンの分泌を抑制する作用を有する波長成分、好ましくは波長４６０ｎｍ近傍の波長成分の透過を低減するように構成され、更に好ましくはメラトニン抑制効率が比較的高く、光色に対する影響が少ない波長４８０ｎｍから５０５ｎｍまでの波長成分の平均透過率が略３０％以下とされる。

フィルタ部４の主要な構成材である透光性樹脂には、透光性を有する樹脂であれば特に限定されず、適宜に公知の材料が使用される。その例としては、アクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリ乳酸樹脂、シリコン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられ、これらを単独又は２種以上組み合わせて用いてもよい。好ましくは、透光性、耐候性に優れ、幅広い用途に適用可能なアクリル系樹脂が用いられる。また、上記の橙色系蛍光着色材料には、吸収極大波長が５１５〜５６０ｎｍ程度である蛍光染料が使用され、その例として、ペリレン系化合物が挙げられる。また、橙色蛍光染料は、４７０〜５１０ｎｍ程度の波長域及び４４０〜４７０ｎｍ程度の波長域に吸収特性を有するものであってもよく、これらを単独又は２種以上組み合わせて用いてもよい。透光性樹脂と橙色系蛍光着色材料との配合割合は、例えば、透光性樹脂１００重量部に対して、橙色系蛍光着色材料が略０．００５〜０．２重量部添加され、フィルタ部４の波長略４８０〜５０５ｎｍの光の平均透過率が略３０％となるように適宜に調整される。なお、フィルタ部４の具体的な組成については、本出願人が先に出願し、公開された特開２００６−２５９０７９号公報に記載の通りでよい。

入力部５は、例えば、ユーザにより操作されるスイッチ及びこのスイッチに応じたトリガ信号を生成する入力回路等により構成される。生成されたトリガ信号は、制御部６に送信される。制御部６は、ＣＰＵを搭載した汎用マイコン及びメモリ等から構成される。また、上記の点灯回路は、光源２の種類に応じた適宜の点灯回路が用いられ、光源２への給電をオンオフするスイッチング素子、スイッチング素子へ点灯制御信号を出力する点灯制御用マイコン、上記の各電子部品等を搭載する基板、光源２の種類に応じて商用電源の電流・電圧を安定化させる安定器、これらの各構成部を収納する回路筐体等を備える。また、反射鏡は、側断面が楕円形状等の２次局面を有する反射鏡が用いられ、例えば、アルミ蒸着反射鏡、ガラス基板ダイクロイックミラー等が用いられる。

以下、本実施形態の照明装置１の作用を説明する。上述のように、照明装置１は、光源２からの光のうち、人体に対してメラトニンの分泌を抑制する作用を有する波長成分の光の透過を低減する構成とされているフィルタ部４が、照射面３０の縁部近傍に設けられ、照射面３０の中央近傍は空隙とされている。この構成により、照射面３０の直下位置Ａ１には、光源２からの直接光Ｌ１が照射される。また、照射面３０の直下方向から床面Ｆと略平行な方向へ一定角度以上広がる方向には、フィルタ部４を透過した光Ｌ２が出射される。

直接光Ｌ１は、フィルタ部４を透過していないので、光源２の光の演色性がそのまま維持される。そのため、例えば、ユーザＵが、照射面３０の直下位置Ａ１にテーブルＴを置いて、テーブルＴ上で書籍Ｂを読むといった視作業をするときに、色識別性を低下させない。また、照明装置１は、照射面３０にグローブ等を設けていないので、光源２からの直接光Ｌ１が多重反射して、フィルタ部４を透過した光Ｌ２と混光されることもない。

フィルタ部４を透過した光Ｌ２は、ユーザＵが上記の範囲Ａ２内に居るとき、ユーザＵの目に直接的に入射する。一般に、照明光によるメラトニンの分泌を抑制する作用は、照明光が網膜の上方に入射したときよりも、網膜の下方に入射したときに強くなることが知られている（例えば、Inferior retinal light exposure is more effective than superior retinal exposure in suppressing melatonin in humans.Glickman G, Hanifin JP, Rollag MD, Wang J, Cooper H, Brainard GC. J Biol Rhythms. 2003 Feb;18(1):71-79.参照）。つまり、天井付近に設置された照明器具から直接的に目に入り、図１（ｂ）に示されるように、人の目Ｅの網膜下方Ｅｄに入射する光において、この作用が強くなる。しかし、本実施形態の照明装置１において、フィルタ部４を透過した光Ｌ２は、メラトニンの分泌を抑制する作用が低減されているので、この光Ｌ２が直接的にユーザＵの目Ｅの網膜下方Ｅｄに入射しても、ユーザＵの円滑な入眠を妨げることはない。また、照明装置１の直下位置Ａ１に置かれた書籍Ｂ等の視対象から反射して目に入射される光は、光源２からの直接光に比べて、光の強度が弱く、また、図１（ｂ）の破線矢印Ｌ３に示されるように、網膜の上方Ｅｕに入射されるので、メラトニンの分泌を抑制する作用は小さい。なお、光源２からの直接光Ｌ１は、照射面３０の直下位置Ａ１にのみ照射されるので、ユーザＵが上記の範囲Ａ２内に居るとき、ユーザＵの目に直接光Ｌ１が入射することはない。すなわち、ユーザＵは上記の範囲Ａ２内に居るときは、照明装置１からの照射光によって円滑な入眠を妨げられることはない。

次に、本発明の第２の実施形態に係る照明装置について、図３及び図４（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本実施形態の照明装置１は、上記第１の実施形態におけるフィルタ部４を、液晶フィルタ４０としたものである。また、本実施形態の照明装置１は、上述の入力部５に加えて、制御部６に連動するタイマ７及びセンサ８を更に備える。液晶フィルタ４０は、例えば、制御部６からの制御信号に基づいて電圧が印加されているとき、光源２から出射された光Ｌ１をそのまま透過し（図４（ａ）参照）、電圧が印加されていないとき、人体に対してメラトニンの分泌を抑制する作用を有する波長成分の光を吸収して、この波長成分が低減された光Ｌ２を出射する（図４（ｂ）参照）。

液晶フィルタ４０は、二色性色素を含む液晶材が、透明電極付きの透明基板に挟設されたものである。上記の透明電極及び透明基板は、光源２からの光の照射方向と略直交するように設けられる。透明電極は、制御部６を介して交流又は直流の駆動電圧が印加される。

二色性色素は、一般に固有の分子構造に起因する吸光ピークを持っていて、長波長域から短波長域にかけて吸収分光特性が連続的に増加するものや、短波長域から長波長域にかけて吸収分光特性が連続的に増加するものがある。なお、吸収分光特性とは、各々の物質が有する波長ごとの光の吸収特性を言う。液晶材は、汎用のサーモトロピック液晶が用いられ、本実施形態においては、ネマティック液晶、コレステリック液晶、スメクティック液晶のいずれを用いてもよいが、好ましくは応答速度の速いネマティック液晶が用いられる。また、液晶材には、適宜に光を吸収した物質から励起エネルギーを受け取り、光を吸収した物質の劣化を抑制する光安定剤が添加される。透明電極は、液晶材に対し、その配向を調節する任意の電圧を印加するものであり、例えば、インジウム錫系酸化物が用いられる。透明基板には、汎用のガラス基板が用いられる。

液晶フィルタ４０に電圧が印加されていないとき、細長い分子構造の液晶材及び二色性色素は、透明基板に対して平行に配向（ホモジニアス配向）していて、二色性色素の長軸方向に振動する偏光を強く吸収する。これに対して、透明電極に十分な電圧が印加されると、細長い分子構造の液晶材及び二色性色素は電界方向に再配向して、透明基板に対して垂直に立ち上がる。そのため、二色性色素による光の吸収が減少して、透過分光特性は平坦になり、液晶フィルタ４０を透過した光の光色は変化しない。このように、吸収分光特性の異なる二色性色素含む液晶フィルタ４０に印加する電圧を適宜に制御することで、液晶フィルタ４０の透過分光特性は、連続的に変化する。液晶材を挟持する透明電極及び透明基板は、光源２からの光の出射方向と略平行に設けられてもよく、このとき、液晶フィルタ４０の対する電圧印加時に二色性色素による光の吸収が増加し、電圧を印加しない時に光の吸収が減少する。なお、以下の説明においては、液晶材を挟持する透明電極及び透明基板が、光源２からの光の出射方向と略直交する方向に設けられているものとする。

本実施形態においては、上記の二色性色素を、人体に対してメラトニンの分泌を抑制する作用を有する波長成分の光の透過を低減するように、好ましくは、メラトニン分泌の抑制効率が比較的高く、光色に対する影響が少ない波長４６０ｎｍ近傍の光成分の透過が低減されるように構成することにより、例えば、液晶フィルタ４０に対して電圧が印加されたときに上記波長成分の光を透過させ、又は電圧が印加されていないときに上記波長成分の光を吸収して、その透過を低減することができる。

タイマ７は、汎用のタイマであり、デジタル又はアナログの区別を問わず、制御部６内に組み込まれていてもよいし、入力部５と一体的に構成されていてもよい。センサ８は、汎用の人感センサであり、例えば、所定の検知エリアにおいて、人体から放射される熱線を検知することで人の存否を検出する赤外線センサが用いられる。

次に、本実施形態の照明装置１の動作について、上述の図３及び図４（ａ）（ｂ）を参照して説明する。タイマ７は、ユーザが入力部５を操作して起床時刻又は就寝時刻を入力することにより、又はセンサ８がユーザの起床時刻を検知して検知信号をタイマ７に送信することにより、所定の基準時間を設定する。続いて、タイマ７は、人体に対するメラトニン抑制作用を有する波長成分の吸収度合いを高めるタイミングを自動的に求め、制御部６に対してフィルタ制御信号を送信する。制御部６は、この信号に基づいて液晶フィルタ４０に対する給電を制御する。

一般に、メラトニンの分泌は、起床時刻から約１４時間後、又は就寝時刻の約２時間前から始まるとされている。そこで、例えば、ユーザが起床してから１４時間が経過するまでの間、制御部６は、液晶フィルタ４０に対して電圧を印加して、液晶フィルタ４０が全波長の光を透過させるようにする。このとき、液晶フィルタ４０からは、図４（ａ）に示されるように、直射光Ｌ１がそのまま出射する。この直接光Ｌ１には、メラトニンの分泌を抑制する波長成分の光が含まれているので、直接光Ｌ１を照射された人は、眠気を感じることなく、日中の作業等を行うことができる。そして、１４時間経過後、制御部６は、液晶フィルタ４０に対する電圧の印加を停止して、液晶フィルタ４０がメラトニン抑制作用を有する波長成分の光を吸収するようにする。このとき、液晶フィルタ４０からは、図４（ｂ）に示されるように、上記波長成分が低減された光Ｌ２が出射されるので、光Ｌ２を照射された人は、メラトニンの分泌が抑制されず、円滑に入眠することができる。このように、本実施形態の照明装置１は、液晶フィルタ４０に印加される電圧を適宜に所定タイミングで調整することにより、液晶フィルタ４０を透過した光に含まれる、メラトニン抑制作用を有する波長成分の光量を調整し、ユーザのサーカディアンリズムに適した照明光を供給することができる。

なお、本発明は種々の変形が可能であり、照射面３０の縁部近傍に、人体に対してメラトニンの分泌を抑制する作用を有する波長成分の光の透過を低減するフィルタ部４を設け、所定範囲に光源からの直接光が照射され、その周囲にフィルタリングされた光が照射されるようにした照明装置であれば、上述した構成に限られない。また、例えば、液晶フィルタ４０が、複数の透明電極等を備え、二色性色素を含む液晶材の任意の部位に電圧を印加できるように構成されると、所定範囲にのみメラトニン抑制作用を有する波長成分が低減された光を照射できるようになる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る照明装置の構成及び動作例を示す図、（ｂ）はメラトニン分泌抑制作用と人の目の網膜における光の入射位置との関係を示す図。 同照明装置のブロック構成図。 本発明の第２の実施形態に係る照明装置のブロック構成図。 （ａ）は同照明装置における液晶フィルタを作動させていないときの動作例を示す図、（ｂ）は液晶フィルタを作動させているときの動作例を示す図。

符号の説明

１ 照明装置
２ 光源
３ 筐体
３０ 照射面
４ フィルタ
４０ 液晶フィルタ
Ｆ 床面

Claims (2)

1. 光源と、前記光源からの光を照射すると共に床面に臨むように形成された照射面を有する筐体と、を備えた照明装置であって、
   前記照射面の縁部近傍にフィルタ部を有し、
   前記フィルタ部は、前記光源からの光のうち、人体に対してメラトニンの分泌を抑制する作用を有する波長成分の光の透過を低減する構成とされていることを特徴とする照明装置。
2. 前記フィルタ部は、液晶フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。

Images