JP2009059677A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過大な点灯エネルギが必要であったり眼疲労が生じることなく、覚醒水準を向上できる照明装置を提供する。
【解決手段】白色光を主体として照射する主光源３１と；４００〜７００ｎｍの波長域にピークがあり覚醒水準が得られる単波長光を照射する単波長光光源３３と；主光源からの受光中、覚醒水準が得られる光の放射量を検出する覚醒センサ３２と；覚醒センサからの検出値を覚醒度に換算し、この覚醒度検出値が覚醒度目標値になるように単波長光光源の光出力を制御する制御部３５と；を具備している。
【選択図】 図８

Description

本発明は、覚醒水準と演色性の向上を図った照明装置に関する。

従来の照明装置の一例としては、照明環境により主に快適性や作業性等を向上させることを目的とするものが提案されている。例えば、照明光の光量を周期的に変化させることにより、その照明光の光量の変化に合わせて観測者が呼吸のリズムを整えるのを容易にし、観測者をリラックスさせる照明装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、オフィスの照明環境においては、執務時間や昼休み時間等の時間帯に応じて明るさを変化させるサーカディアン照明システムといわれる照明装置があり、朝の執務開始時や昼休み後の執務開始時に、机上面照度２５００ｌｘという高照度の光照射をすることで、執務者の覚醒水準を向上させ、集中力を高めたり眠気の防止を図っている（例えば、非特許文献１参照）。

さらに、発光装置において、赤、緑、青のＬＥＤを用いて白色で照明するとともに、青としてピーク波長が異なる２種類の青のＬＥＤを用い、その一方は睡眠を誘発するホルモンであるメラトニンの分泌を抑制するピーク波長の光を多く放出する青のＬＥＤとし、他方はそのメラトニン分泌抑制効果のあるピーク波長の光の放出が少ない青のＬＥＤとしたものがある。そして、赤、緑、一方の青のＬＥＤを点灯したときは、メラトニンの分泌を抑制するピーク波長の光を多く含むので、室内の人に対してメラトニン分泌抑制効果を与え、覚醒効果をもたらすことを可能としている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００２−２３７３９１号公報 特開２００５−６３６８７号公報 ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｅｗ．ｃｏ．ｊｐ／ｔｅｃｒｅｐｏ／５３１ｊ／ｍａｉｎ０２．ｈｔｍｌ＃００５

しかしながら、上記従来技術では、覚醒水準を向上させるために、机上面照度２５００ｌｘという高照度の光照射を実現するには、非常に大きな点灯エネルギが必要になり、実際のオフィス等では実現が困難であり、また、机上面照度２５００ｌｘという明るさは、机上面の反射率によっては目にストレスを与える可能性があり、眼疲労が生じ易いという課題がある。

また、赤、緑のＬＥＤに、睡眠を誘発するホルモンであるメラトニンの分泌を抑制するピーク波長の光を多く放出する青のＬＥＤを用いることで、白色で照明しながら、室内の人に対してメラトニン分泌抑制効果を与え、覚醒効果をもたらすようにしているが、睡眠の誘発を抑制するだけでは、十分な覚醒水準の向上が得られない可能性がある。

さらに、色再現性が低下するという課題は示されているが、演色性については何ら考慮されていない。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、過大な点灯エネルギが必要であったり眼疲労が生じることなく、覚醒水準を向上させることができる照明装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の照明装置は、白色光を主体として照射する主光源と；４００〜７００ｎｍの波長域にピークがあり覚醒水準が得られる単波長光を照射する単波長光光源と；単波長光光源を点灯させる点灯回路と；主光源および単波長光光源からの放射光中、覚醒水準が得られる光の放射量を検出する検出手段と；検出手段からの検出値を覚醒度に換算し、この覚醒度検出値が覚醒度目標値になるように単波長光光源の光出力を制御する制御手段と；を具備していることを特徴とする。

本請求項１以下において、白色光を主体として照射する主光源は、例えば、蛍光ランプ、ＨＩＤランプ、白熱ランプ、発光ダイオードなどが用いられ、白色光を主体としていれば白色以外の色の光が含まれていてもよい。単波長光光源は、例えば、発光ダイオード、波長制御可能なＨＩＤランプなどが用いられ、ピーク波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍ、好ましくは４００ｎｍ〜５００ｎｍ、さらに好ましくは４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの単波長光を放射するものである。単波長光には、例えば、青系、緑系、赤系等、各色系の単波長光を用いてもよいが、覚醒水準を向上させるうえでは青系の単波長光が好ましい。

覚醒水準は、例えば人の脳波のα波のパワーα（μＶ^２）とβ波のパワーβ（μＶ^２）との比率により求められるα波帯域率（α／α＋β）により定義することができる。覚醒水準が得られる光とは、その照射後のα波帯域率の方が照射後のα波帯域率よりも小さくなる光をいう。あるいは覚醒水準が得られる光とは、その照射後のＡＡＣ（α波減衰率）が照射前のＡＡＣよりも大きくなる単波長光と定義してもよい。ここで、ＡＡＣとは、｛（閉眼時のα波のパワーα（μＶ^２））／（開眼時のα波のパワーα（μＶ^２））｝で定義される。

上記定義は、主光源の光だけでなく単波長光についても同様である。

このような覚醒水準が得られる光は、波長が４００〜５００ｎｍにピークを有する単波長光において特に顕著となり、横軸を被対象物に照射する単波長光光源の波長（λ）、縦軸を例えばα波帯域率などの覚醒水準を示す指標としたときに、この４００〜５００ｎｍの波長域にピークを有するベル型の感度曲線となることが明らかとなってきた。この感度曲線を、覚醒度向上感度曲線といい、波長毎の人の覚醒水準に与える影響度を覚醒度向上感度Ａ（λ）という。

なお、覚醒度向上感度Ａ（λ）は、波長（λ）の関数であるがその値は任意単位であり、演算し易いように適宜規格化することができる。

また、覚醒度とは、光の波長毎の放射量Ｘ（λ）と波長毎の人の覚醒水準に与える影響度を示す覚醒度向上感度Ａ（λ）（覚醒度向上感度曲線）とを乗算して得た積を所定の波長域で積分した積算値（Ａ）である。

覚醒度目標値とは、前記演算と同様に求まる覚醒度Ａの値であってもよいし、主光源から放射される光の照度目標値であってもよい。

つまり、覚醒度目標値を照度目標値として設定する場合には、主光源の光出力を増大させて所定の照度目標値となるように制御したと仮定したときに、その放射光に含まれる覚醒水準が得られる光の放射量を演算し、覚醒度目標値とすることができる。

請求項２記載の照明装置は、検出手段は、照度センサおよび照度センサの受光面に配設され、４００〜５００ｎｍの波長域にピークがある分光感度曲線を有するフィルタを具備していることを特徴とする。

請求項３記載の照明装置は、検出手段は、主光源および単波長光光源の光の放射量を検出する照度センサと、この照度センサの検出値，主光源および単波長光光源の分光分布，覚醒度向上感度曲線から覚醒水準が得られる光の放射量を演算する演算部と、を具備していることを特徴とする。

請求項４記載の照明装置は、装置本体と；白色光を主体として照射する主光源と；４００〜７００ｎｍの波長域にピークがあり、覚醒水準が得られる単波長光を照射する単波長光光源と；前記主光源および前記単波長光光源を点灯させる点灯回路と；を具備し、主光源光と単波長光との混色光が平均演色評価数８０以上になるように構成されていることを特徴とする。

請求項４記載の照明装置は、平均演色評価数（Ｒａ）は、主光源と単波長光光源との混色光が８０以上であればよく、主光源光のみが８０以上または８０未満であってもよい。

請求項５記載の照明装置は、単波長光光源の強度を繰り返し変化させるように前記点灯回路を制御する制御部を具備しているものである。

単波長光光源の強度の変化は、点滅でも、強弱でもよい。また、強度の変化の繰り返しは、定期的でも不定期的でもよい。

本発明者らは、暗所下で単波長光（４５８ｎｍ、５５０ｍ、６７０ｎｍ）を曝露する実験をし、その時の被験者の生理反応について測定を行った。そのとき、α波帯域率は単波長光曝露直後の変化が最も大きく、高くなった覚醒水準は例えば８分間効果を持続し、その後は時間経過と共に減衰する傾向を示した。この測定結果から単波長光の強度を変化させて、その変化を繰り返すことにより覚醒水準を持続させることが示された。なお、この実験で測定した生理反応は、α波帯域率、ＡＡＣ（α波減衰率）、ＬＦ／ＨＦ、ＬＦ／ＨＦ＋ＬＦ、Ｒ−Ｒ間隔などの心拍変動、収縮期血圧、拡張期血圧、平均血圧、心拍数、心拍出量、一回拍出量、末梢血管抵抗、瞳孔径、体温である。

請求項６記載の照明装置は、単波長光と主光源光との混色光が平均演色評価数８０以上の状態で単波長光および主光源光との放射強度比が一定となるように調光する調光手段を具備しているものである。

請求項１記載の照明装置によれば、主光源からの光に、覚醒水準が得られる単波長光を付加し、所望の覚醒度を得ることができる。

しかも、単波長光光源は低電力光源であるので、省エネで覚醒水準を得ることができる。

さらに、従来例のように主光源の光出力の増大により覚醒水準を得るものではないので、さらなる省エネを図ることができるうえに、眼疲労を防止または低減することができる。

請求項２記載の照明装置によれば、照度センサの受光面に、４００〜５００ｎｍの波長域にピークがある分光感度曲線を有するフィルタを配設することにより、分光感度曲線に含まれる波長域の光の放射量を容易に検出することができ、覚醒度を容易に得ることができる。また、照度センサで覚醒度を得ることができる。

請求項４記載の照明装置によれば、通常の白色光の照明環境において、覚醒水準が得られる単波長光を付加するだけで、過大な点灯エネルギが必要であったり眼疲労が生じることなく、覚醒水準を確実に向上できる。

しかも、主光源光と単波長光との混色光の平均演色評価数（Ｒａ）が８０以上であるので、演色性も向上させることができる。

請求項５記載の照明装置によれば、請求項１ないし３のいずれか一記載の照明装置の効果に加えて、単波長光光源の強度の変化を繰り返させることにより、覚醒水準を維持できる。

請求項６記載の照明装置によれば、請求項４または５記載の照明装置の効果に加えて、単波長光と主光源光との放射強度比が一定となるように調光するので、照明装置全体としての放射強度が変動しても、平均演色評価数（Ｒａ）を常に８０以上の高演色性に維持することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、複数の図面中、同一または相当部分には、同一符号を付している。

図１ないし図４は本発明の第１の実施形態に係る照明装置を示し、図１はその照明装置の光源面の正面図、図２は同照明装置の側面図、図３は同照明装置の電気系の構成を示すブロック図、図４は同照明装置の時間経過に対する単波長光の強度変化を示す波形図、図５は同照明装置の白色光の種類および単波長光の有無とα波帯域率（α／α＋β）との変化を示す説明図である。

図２は本発明の第１の実施形態に係る照明装置の一例である卓上用の電気スタンド等の作業用照明装置１の側面を示し、この作業用照明装置１は、装置本体１ａとして机上面に設置される本体部２、この本体部２に配設された可動自在なアーム部３、およびこのアーム部３の先端に取り付けられた灯体部４を備えている。

灯体部４は、その一面（図２では下面）に、光源面５を形成し、この光源面５には、図１に示すように反射面６が形成されている。また、灯体部４は、この反射面６に対向して、白色光を主体として照射する、例えば蛍光ランプである主光源７と、単波長光光源８が配設されている。

主光源７は、例えば直管形蛍光ランプからなり、その３本を、その幅方向（径方向）に所要の間隔を置いて平行に配設して構成されており、これら主光源７同士間の間隙において、円形等所要形状かつ所要大の複数の単波長光光源８，８，…が主光源７の長手方向に等間隔に配置されている。

単波長光光源８は人間の脳波のα波のパワーα（μＶ^２）とβ波のパワーβ（μＶ^２）との比率により求められるα波帯域率（α／α＋β）により定義される覚醒水準が得られる単波長光を照射する発光ダイオード素子等である。

上記単波長光とは、人間の脳波のα波のパワーαとβ波のパワーβとの比率により求められるα波帯域率（α／α＋β）により定義される覚醒水準が得られる単波長光であり、被験者に白色光とともに単波長光を照射したときの被験者の脳波のα波のパワーαとβ波のパワーβを測定し、測定したαとβとの比率によりα波帯域率（α／α＋β）を求め、このα波帯域率が例えば１より小さくなる単波長光をいう。また、単波長光とは、例えば、波長のピーク値の半分の値での波長幅（半値幅）が５０ｎｍ以下の波長光を単波長光と定義する。

単波長光には、例えば、波長４７０ｎｍの青系、波長５５０ｎｍの緑系、波長６７０ｎｍの赤系等やその他の各色系が用いることが可能であるが、覚醒水準を向上させるうえでは例えば４００〜５００ｎｍ、好ましくは４２０〜５００ｎｍさらに好ましくは４２０〜４８０ｎｍの波長域の単波長光がよい。

単波長光の強度は、主光源７の白色光の強度より小さく、通常の白色光の照明下での作業に邪魔にならない程度が好ましく、例えば１ｌｘ程度が好ましい。

そして、単波長光の最大出力は、平均演色評価数（Ｒａ）８０を限界値とする。例えば主光源７として東芝製メロウラインＦＨＦ３２ＥＸ−Ｄ−Ｈとを使用し、単波長光光源８としてピーク波長４５８ｎｍ半値全幅１０ｎｍの単波長光を出力するＬＥＤ（発光ダイオード）等の光源を使用する場合は、上記主光源７から放射された７５０ｌｘの光に対し単波長光の出力を約７６μＷ／ｃｍ^２以下に設定している。この光源の組合せ以外の場合でも単波長光の最大出力の限界値は主光源光と混光したときのＲａが８０以上となる値に設定している。

図４は、例えば主光源７として使用した平均演色評価数（Ｒａ）が８０の東芝製メロウラインＦＨＦ３２ＥＸ−Ｄ−Ｈの７５０ｌｘの白色光により照明した白紙に、ピーク波長４５８ｎｍ半値全幅１０ｎｍの単波長光を付加したときの分光反射率に基づいて算出した単波長光の放射照度［μＷ／ｃｍ^２］の限界値と、この単波長光の放射照度と平均演色評価数（Ｒａ）値との相対関係を特性曲線Ａにより示している。この図４の特性曲線Ａによれば、単波長光の放射照度を約７６［μＷ／ｃｍ^２］以下に設定することにより、平均演色評価数（Ｒａ）を約８０〜８６程度に設定することができる。

この特性曲線Ａの場合には、単波長光を付加していくとＲａは向上し、あるピークを超えるとＲａは低下する。さらに、単波長光を付加するとＲａは８０以下となり、視環境の色再現性が悪くなり、違和感が生じる。この特性曲線Ａは一例であるが、その他の主光源と単波長光光源との組合せにおいても同様に、主光源に対して単波長光をある一定以上に付加していくとＲａが減少すると考えられる。また、単波長光を付加してもＲａが向上せず、すぐに低下する組合せもあるが、この場合には主光源のＲａを８０以上にしておく必要がある。平均演色評価数Ｒａは、光源の分光分布が分かれれば計算することができるため、主光源の分光分布や放射量に合せて、Ｒａ８０以上となるように単波長光光源８の分光分布および調光度を設定すればよい。

図３に示すように、作業用照明装置１は、主光源７と単波長光光源８をそれぞれ点灯制御するインバータ等の点灯回路９を制御する制御部１０を有している。制御部１０は、例えばマイクロプロセッサから構成されており、主光源７の点灯時に単波長光光源８を点灯させるとともに、図５の波形Ｂに示すように、単波長光光源８が照射する単波長光の強度を定期的あるいは不定期的に繰り返し変化させる制御をする。例えば、単波長光光源８の点滅を繰り返すもので、点灯時間が消灯時間よりも長い関係に設定している。また、制御部１０は主光源７と単波長光光源８を調光する場合は、これら光源７，８の強度比を一定に保つように調光制御するようになっている。

次に、この第１の実施形態に係る照明装置１の作用を説明する。

まず、単波長光の有用性を検証するために、通常の白色光の照明下で、複数の波長の単波長光を被験者に曝露したときの被験者の生理反応について試験をし、統計をとった。

図６に示すように、この試験では、被験者に対して、７５０ｌｘの昼光色Ｃ、７５０ｌｘの昼白色Ｅ、７５０ｌｘの昼光色＋（付加）１ｌｘの青色の単波長光Ｄをそれぞれ照射し、各照射状態で被験者の脳波のうちリラックス状態で発生するα波のパワーと緊張状態で発生するβ波のパワーとを測定し、測定したα波のパワーとβ波のパワーとの比率によりα波帯域率（αのパワー（μＶ^２）／αのパワー（μＶ^２）＋βのパワー（μＶ^２））を求め、このα波帯域率により被験者の覚醒水準を検証した。

図６に示すように、その結果、７５０ｌｘの昼光色Ｃ、７５０ｌｘの昼白色Ｅの場合にはα波帯域率（αのパワー（μＶ^２）／αのパワー（μＶ^２）＋βのパワー（μＶ^２））が１．００程度であったのに対して、７５０ｌｘの昼光色＋１ｌｘの青色の単波長光Ｄの場合にはα波帯域率（αのパワー（μＶ^２）／αのパワー（μＶ^２）＋βのパワー（μＶ^２））が０．９０程度に低くなった。α波帯域率（αのパワー（μＶ^２）／αのパワー（μＶ^２）＋βのパワー（μＶ^２））は、値が小さい方が覚醒水準が高い。そのため、７５０ｌｘの昼光色＋１ｌｘの青色の単波長光Ｅの場合が被験者の覚醒水準が向上する傾向が示された。

単波長光の波長についても測定したところ、特に４２０〜４８０ｎｍにピークを有する単波長光において、α波帯域率がより小さく、覚醒水準がより向上する傾向が示された。

また、被験者のα波帯域率は、単波長光の暴露直後が最も大きく変化して小さな値となり、その値の状態を所定時間持続する傾向が示された。

そこで、単波長光の曝露を一時中断し、再度曝露するというように、単波長光の強度を繰り返し変化させたところ、α波帯域率が減衰つまり大きくならず、覚醒水準が向上した状態が継続する傾向が示された。

このような結果から、通常の白色光の照明下で、脳波のα波のパワーαとβ波のパワーβとの比率により求められるα波帯域率（αのパワー（μＶ^２）／αのパワー（μＶ^２）＋βのパワー（μＶ^２））により定義される覚醒水準が得られる単波長光を曝露することで、覚醒水準が向上することが示され、特に、青系の単波長光を用いることにより、覚醒水準をより向上でき、さらに、単波長光の強度を繰り返し変化させることにより、覚醒水準の高い状態を継続できることが示された。

したがって、作業用照明装置１において、通常の白色光の照明下での作業に単波長光が邪魔にならない程度の単波長光を付加するだけで、作業者の覚醒水準を向上でき、集中力を高め、作業効率を向上でき、それでいて、従来のような高照度の光照射をする場合に比べて、点灯エネルギが過大になることがなく容易に実現可能で、眼疲労が生じることもない。

さらに、脳波のα波のパワーとβ波のパワーとの比率により求められるα波帯域率（αのパワー（μＶ^２）／αのパワー（μＶ^２）＋βのパワー（μＶ^２））により定義される覚醒水準が得られる単波長光を用いるため、従来のようにメラトニン分泌抑制効果を基準に定義された青色光を用い、睡眠の誘発を抑制するだけの場合に比べて、覚醒水準を確実に向上させることができる。

また、作業者に近い場所に配置する電気スタンドのような作業用照明装置１に単波長光光源８を付加することにより、単波長光が減衰しにくく、覚醒水準をより効果的に向上させることができるとともに、より少ない点灯エネルギで済む。この場合、単波長光光源８と机上面との距離が比較的近いが、単波長光光源８，８，…から照射される単波長光は机上面の拡散面で拡散して他の色と混ざるため、単波長光が目立つことはない。

そして、この作業用照明装置１では、主光源光と単波長光との混合色の平均演色評価数（Ｒａ）が８０以上であるので、演色性も向上させることができる。また、これら主光源７と単波長光光源８とを調光する場合は、制御部１０がこれら主光源７と単波長光光源８との放射強度比が一定となるように調光し、主光源光と単波長光との放射強度比を変動させないので、作業用照明装置１１全体としての放射強度が変動しても平均演色評価数（Ｒａ）を８０以上でほぼ一定に保持することができる。

なお、単波長光光源８，８，…は、主光源７の近傍に配置することにより、作業者に対してあまり意識させずに単波長光を曝露して覚醒水準を向上させることができるが、主光源７とは別の場所に配置してもよく、この場合、例えば、作業者から目視可能な場所に単波長光光源８，８，…を配置すれば、覚醒水準をより効果的に向上させることができる。

また、主光源７と単波長光光源８，８，…とを備え照明装置としては、例えば、オフィスや学校の天井面等に設置される照明装置等にも適用でき、作業効率のよい照明環境を提供できる。

図７は本発明第２の実施形態に係る道路照明システム２０の説明図である。この道路照明システム２０は、例えば、高速道路等の道路の路面２１を照明する複数の照明装置２２，２２，…を道路の長手方向に沿って所定間隔毎に設置している。各照明装置２２は、白色光を主体として照射する例えばＨＩＤランプ等を内蔵した第１の照明装置２２ａと、白色光を主体して照明する例えばＨＩＤランプ等の主光源と単波長光を照射する発光ダイオードや波長制御可能なＨＩＤランプ等の単波長光光源とを備えた第２の照明装置２２ｂとを備え、例えば、道路に沿って複数（例えば３つ）毎に第１の照明装置２２ａと第２の照明装置２２ｂとを交互に設置している。

したがって、この道路を運転者が運転する車２３が走行することにより、車２３の運転者に対して単波長光が所定間隔で曝露される。そのため、運転者の覚醒水準が向上するとともに維持され、眠気が解消され、集中力が高まり、事故防止に貢献できる。

また、トンネル内に設置されるトンネル用照明装置にも同様に適用できる。

なお上記実施形態では、照明装置１，２０に用いる単波長光光源を、１種類の単波長光のみを照射する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数種類の単波長光を組み合わせて照射するように構成してもよい。

図８は本発明の第３の実施形態に係る照明装置３０の構成を示すブロック図、図９はその要部模式図、図１０は比視感度曲線Ａと分光感度曲線Ｂを示す感度曲線特性図である。

照明装置３０は、図１等で示す主光源７とほぼ同様の白色光を主体として照射する、例えば蛍光ランプ等の主光源３１、この主光源３１の覚醒水準を有する光の放射量を検出する覚醒センサ３２、図１等で示す単波長光光源８とほぼ同様の青色光ダイオード（ピーク波長４６０ｎｍ、半値全幅３０ｎｍ）を使用した単波長光光源３３、覚醒度を手入力するための設定器３４、不揮発性メモリおよびマイクロプロセッサ等からなる制御部３５を具備している。

図９に示すように主光源３１は、例えば天井３６等の所要箇所に設置された主光源用照明器具３７に配設され、人Ｐの作業机の机上面等の被照射面３８やその周囲を照明する。

単波長光光源３３はその点灯回路（図示省略）等と共に単波長光光源用照明器具３９に配設されている。この単波長光光源用照明器具３９は、覚醒センサ３２と共に、例えばこの被照射面３８上にそれぞれ設置されている。単波長光光源用照明器具３９は単波長光を人Ｐに例えば直接照射する。

単波長光光源３３は図１０で示すように４００〜５００ｎｍの波長域にピーク波長がある感度曲線Ｂに含まれる覚醒水準が得られる単波長光を照射する発光ダイオード素子等であり、図１等で示す単波長光光源８と同様である。

すなわち、単波長光には、例えば、波長４７０ｎｍの青系、波長５５０ｎｍの緑系、波長６７０ｎｍの赤系等やその他の各色系が用いることが可能であるが、覚醒水準を向上させるうえでは、例えば４００〜５００ｎｍ、好ましくは４２０〜５００ｎｍさらに好ましくは４２０〜４８０ｎｍの波長域にピークがある単波長光がよい。

覚醒センサ３２は、照度センサの受光面外面に青色光フィルタを配設することにより構成されている。この青色光フィルタは例えば図１１で示すように４６０ｎｍにピークがある覚醒度向上感度曲線Ｃに相当する分光感度曲線Ｂを有する。このために、覚醒センサ３２は、主光源３１から受光した受光中、４００〜５００ｎｍの波長域にピークがある感度曲線Ｂ（図１０参照）に含まれる光成分の放射量を検出することができる。

つまり、覚醒センサ３２によって覚醒度向上感度曲線Ｃに含まれる光成分の放射量（覚醒水準を有する光の放射量）を検出することができる。

そして、制御部３５は覚醒センサ３２により検出された覚醒度向上感度曲線Ｃに含まれる光の放射量検出値を覚醒度として取り込む。

そして、制御部３５はこの算出した覚醒度を、設定器３４から読み込んだ覚醒度設定値（目標値）と比較し、これら両覚醒度の差を求める。さらに、その差を解消させる、すなわちゼロにするための単波長光光源３３の光出力を算出し、単波長光光源３３の光出力を制御する。このとき、主光源７の光出力を上げることなく覚醒度のみを向上させることができる。

次に、この照明装置３０の作用を説明する。

主光源３１からの光は覚醒センサ３２により受光され、ここで、その受光中の覚醒水準が得られる光の放射量が検出される。この放射量検出値は制御部３５により読み込まれ、覚醒度に換算される。

制御部３５は、この覚醒度検出値を、設定器３４から読み出した覚醒度目標値（設定値）と比較し、両者の差を検出し、その差をゼロにするように単波長光光源３３の光出力を制御する。

したがって、この照明装置３０によれば、単波長光光源３３から覚醒水準が得られる単波長光を主光源光に付加するので、覚醒水準を向上させることができる。また、主光源３１により照明される人Ｐの視環境の覚醒度を、設定器３４により任意に制御することができる。

さらに、低電力消費の青色発光ダイオード（ＬＥＤ）により単波長光光源３３を構成することができるので、主光源３１の光出力の増大により覚醒効果の向上を図る従来例よりも省エネを図ることができる。

例えば、主光源３１の光束が２５００ｌｘのみで得られる覚醒水準と同一の覚醒水準を、本発明のように７５０ｌｘの主光源３１の主光に、ＬＥＤ青色光を付加することにより達成しようとする場合は、主光源３１が２５００ｌｘでの覚醒度は、２．９０であり、同７５０ｌｘでは０．８７となるので、その差分の２．０３を青色光を付加すればよいことになる。このとき、ＬＥＤ青色光の放射量は２．１９Ｗ／ｍ^２、主光源３１が２５００ｌｘの放射量は８．３４Ｗ／ｍ^２、同７５０ｌｘの放射量は２．５０Ｗ／ｍ^２となる。したがって、この照明装置３０は主光源３１の光束２５００ｌｘよりも約４５％の省エネで覚醒水準を向上させることができることになる。但し、このとき単純に７５０ｌｘの主光源３１にＬＥＤ青色光を付加すると、演色性が悪化するので、２５００ｌｘ相当の覚醒水準向上を得るには単波長光光源３３を図９のように主光源３１とは別の位置に設置するのが望ましい。すなわち、ＬＥＤ青色光を人Ｐの目に直接照射することにより、覚醒水準を増大させる一方、被照射面３８にＬＥＤ青色光を照射しないので、この被照射面３８やその上面上にある物の演色性の低下を防止または抑制することができる。

また、この照明装置３０によれば、照度センサの受光面に青色フィルタを配設することにより、覚醒センサ３２を構成したので、覚醒度を容易に得ることができる。

一方、制御部３５は覚醒センサ３２から覚醒度向上感度曲線Ｃに含まれる光の放射量を読み込む代りに、照度センサによって光源の照度値を検出し、予め記憶されている光源の分光分布と照度センサによって検出した照度値によって決まる光の放射量Ｘ（λ）と覚醒度向上感度Ａ（λ）とを乗算し、その積を所定の波長域（例えば３８０〜７８０ｎｍの可視光領域）で積分することにより、覚醒度Ａを得ることができる。

この覚醒度（Ａ（λ））の算出式の一例を次の（１）式に示す。

さらに、この照明装置３０においても、図１等で示す照明装置１のように単波長光光源３３の光出力を覚醒度目標値を中心に所定幅で周期的に変動させるように構成してもよい。これによれば、図１等で示す照明装置１と同様に覚醒水準を持続させることができる。

さらに、分光放射照度センサを使用して光源の分光分布を特定してもよい。これによれば、主光源光の分光分布を直接検出することができるので、制御部３５における覚醒度換算を簡単迅速に行うことができる。

また、上記設定器３４では、覚醒度を直接入力する場合について説明したが、覚醒度は照度値と光源の分光分布によって演算できるため、覚醒度に代えて目標照度値を入力し、この目標照度値に相当する覚醒度を得られるように単波長光光源を制御するように構成してもよい。この場合、制御部３５は、例えば複数の主光源３１の型番等の光源識別情報と、その分光分布とをそれぞれ対応させたデータテーブルを有し、設定器３４に主光源３１の型番等の光源識別情報が目標照度値と共に入力されたときに、そのデータテーブルを参照して照度値を覚醒度に換算するように構成してもよい。

図１２は本発明の第４の実施形態に係る照明装置４０の構成を示すブロック図である。

照明装置４０は、図１等で示す主光源７とほぼ同様の白色光を主体として照射する、例えば蛍光ランプ等の主光源４１、単波長光光源４３、この主光源４１および単波長光光源４３の照度を検出する照度センサ４２、目標照度および目標平均演色評価数を設定する設定器４４、主光源４１および単波長光光源４３を点灯する点灯回路４５、主光源４１の点灯回路４４を制御するとともに照度センサ４２の検出値を覚醒度に換算する演算部４６ａと主光源４１および単波長光光源４３の分光分布を記憶する記憶部４６ｂを有する制御部４６からなる。

以下、本実施形態の照明装置４０に係る作用について説明する。

まず、使用者は設定器４４によって目標照度および目標平均演色評価数を入力し、図示しないスイッチやリモコン等の制御手段によって主光源４１を点灯する。このとき主光源４１の光出力は状況に合せて適宜設定、変更することができる。

そして、照度センサ４２は主光源４１から放射される光を検出し検出値を制御部へ送信するとともに、演算部４６ｂは記憶部４６ａに予め記憶されている主光源４１の分光分布と受信した照度値から上述した（１）式によって現在の覚醒度Ａを求める。本実施形態では、覚醒度向上感度曲線として図１１と同様のものを用いる。

次に、主光源４１を目標照度となるように光出力を制御したと仮定したときの覚醒度Ａを求める。

そして、制御部４６は現在の覚醒度Ａが仮定したときの覚醒度Ａとなるように点灯回路４５を制御し単波長光光源４３の光出力を制御する。

しかしながら、上記したように単波長光を付加していくと覚醒水準の向上効果を得ることはできるが、前記光源によって照明される対象物の演色性が低下することが考えられる。

特に平均演色評価数が８０よりも低下すると色の見え方が不自然になることがある。

そこで、主光源４１と単波長光光源４３とを混光した光の平均演色評価数が所定値以下にならないように制限する必要がある。

以下、制御部４６が主光源４１および単波長光光源４３を混光し平均演色評価数が、例えば８０以上になるように制御する手順について説明する。

まず、上述したように主光源４６を点灯させる照度センサ４２が主光源４１の照度を検出し、検出値を制御部へ送信する。

このとき、制御部４６は記憶部４６ｂに予め記憶されている主光源４１および単波長光光源４３の分光分布または平均演色評価数と照度センサ４２の検出値から単波長光光源４３を付加したときの平均演色評価数を演算する。

そして、主光源４１と単波長光光源４３とを混光した光が平均演色評価数８０以上となるような単波長光光源４３の光出力の範囲を演算する。

覚醒水準を向上させるようには単波長光光源の光出力を制御しているときに、上記演算した単波長光光源４３の光出力の範囲を超える場合にはそれ以上単波長光光源の光を付加する制御を停止させる。

つまり、付加する単波長光光源の光出力が上記範囲内であれば平均演色評価数が８０未満となることはない。

本実施形態では、平均演色評価数が８０以上となる場合について説明したが８５以上、９０以上であってもよく、使用者が適宜設定できるように構成されていてもよい。

また、主光源４１および単波長光光源４３の分光分布が予め記憶されているとして説明したが、光源の分光分布を検出可能な分光放射照度センサを用いてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る照明装置の灯体部の光源面の正面図。 同照明装置の側面図。 同照明装置の構成を示す図。 同照明装置の単波長光の放射照度と平均演色評価数値との相対関係を示すグラフ。 同照明装置の時間経過に対する単波長光の強度変化を示す説明図。 同照明装置の白色光の種類および単波長光の有無とα波帯域率（α／α＋β）との変化を示す説明図。 本発明の第２の実施の形態を示す照明装置を用いた道路照明システムの説明図。 本発明の第３の実施の形態に係る照明装置の構成を示すブロック図。 図８で示す照明装置の要部模式図。 比視感度曲線と分光感度曲線とをそのピーク値を共に１としたときの特性を示すグラフ。 覚醒度向上感度曲線を示すグラフ。 本発明の第４の実施形態に係る照明装置の構成を示すブロック図。

符号の説明

１…照明装置としての作業用照明装置、１ａ…装置本体、７，３１，４１…主光源、８，３３，４３…単波長光光源、９……点灯回路、１０…制御部、２２ｂ…照明装置としての第２の照明装置、３０，４０…照明装置、３２…覚醒センサ、３４，４４…設定器、３５，４６…制御部、４５…点灯回路。

Claims (6)

1. 白色光を主体として照射する主光源と；
   ４００〜７００ｎｍの波長域にピークがあり覚醒水準が得られる単波長光を照射する単波長光光源と；
   単波長光光源を点灯させる点灯回路と；
   主光源および単波長光光源からの放射光中、覚醒水準が得られる光の放射量を検出する検出手段と；
   検出手段からの検出値を覚醒度に換算し、この覚醒度検出値が覚醒度目標値になるように単波長光光源の光出力を制御する制御手段と；
   を具備していることを特徴とする照明装置。
2. 検出手段は、照度センサおよび照度センサの受光面に配設され、４００〜５００ｎｍの波長域にピークがある分光感度曲線を有するフィルタを具備していることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 検出手段は、主光源および単波長光光源の光の放射量を検出する照度センサと、この照度センサの検出値，主光源および単波長光光源の分光分布，覚醒度向上感度曲線から覚醒水準が得られる光の放射量を演算する演算部と、を具備していることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
4. 装置本体と；
   白色光を主体として照射する主光源と；
   ４００〜７００ｎｍの波長域にピークがあり、覚醒水準が得られる単波長光を照射する単波長光光源と；
   前記主光源および前記単波長光光源を点灯させる点灯回路と；
   を具備し、主光源光と単波長光との混色光が平均演色評価数８０以上になるように構成されていることを特徴とする照明装置。
5. 単波長光光源の強度を繰り返し変化させるように前記点灯回路を制御する制御部を具備していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の照明装置。
6. 単波長光と主光源光との混色光が平均演色評価数８０以上の状態で単波長光および主光源光との放射強度比が一定となるように調光する調光手段を具備していることを特徴とする請求項４または５記載の照明装置。

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