JP2010162214A

JP2010162214A - 光照射装置

Info

Publication number: JP2010162214A
Application number: JP2009008069A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Tsujimura; 誠一辻村
Original assignee: Kagoshima University NUC
Current assignee: Kagoshima University NUC
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2010-07-29

Abstract

【課題】生体の状態を効率的に調整可能な光照射装置を提供する。
【解決手段】第１の波長領域に係る光を発する第１の光源１７１と、第２の波長領域に係る光を発する第２の光源１７２と、第３の波長領域に係る光を発する第３の光源１７３と、第４の波長領域に係る光を発する第４の光源１７４と、これらの複数の光源から発せられた光を合成して合成光を出力する積分球１６０と、第１の光源１７１、第２の光源１７２、第３の光源１７３及び第４の光源１７４の各光源を制御して、観察者の眼２００の網膜に存在する３種類の錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞をそれぞれ独立して刺激するための前記合成光の像を表示部１８０に表示する制御を行うＰＣ１４０とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、網膜に存在する光受容体を刺激する光を照射する光照射装置に関するものである。

現代の社会において、人々は、照明の発達により生活の夜型化が進んでおり、昼夜であまり明暗変化のない光環境で生活を送っている。このため、生体リズムを含む生体の状態がうまく調整されず、例えば、睡眠障害など健康を害する結果につながることも懸念される。

このような背景のもと、従来、生体の状態を調整するために様々な技術が提案されている。例えば、下記の特許文献１には、色温度の低い照明と色温度の高い照明とを備え、これを朝や夜などの時間帯に応じて切り替えて点灯、あるいは同時点灯を行うようにした技術が提案されている。また、下記の特許文献２には、低照度、中照度、高照度の３つの光発生手段を備え、起床時間に向けて徐々に照度を上げていくようにした技術が提案されている。

特開２０００−２９４３８７号公報特開平７−３１８６７０号公報

一般に、人間等の眼の網膜には、各種の光受容体（具体的には、３種類の錐体細胞やメラノプシンを含む神経節細胞等）が存在しており、人間等は、外部の光環境によって、各光受容体が刺激され、生体の状態が調整されている。

しかしながら、上述した従来の技術では、照射する光に応じて、目的とする光受容体以外の複数の光受容体が任意に刺激されてしまい、生体の状態を効率的に調整することが困難であるという問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、生体の状態を効率的に調整可能な光照射装置を提供することを目的とする。

本発明の表示装置は、第１の波長領域に係る光を発する第１の光源と、第２の波長領域に係る光を発する第２の光源と、第３の波長領域に係る光を発する第３の光源と、第４の波長領域に係る光を発する第４の光源と、複数の光源から発せられた光を合成して合成光を出力する光合成手段と、前記第１の光源、前記第２の光源、前記第３の光源及び前記第４の光源の各光源を制御して、網膜に存在する３種類の錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞をそれぞれ独立して刺激するための前記合成光を前記網膜に対して照射する制御を行う制御手段とを有する。

本発明によれば、生体の状態を効率的に調整可能な光照射装置を提供することが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る光照射装置の概略構成の一例を示す模式図である。
図１に示すように、本実施形態に係る光照射装置１００は、ＰＣ１４０と、ＰＷＭ装置１５０と、積分球１６０と、光源群１７０と、表示部１８０を有して構成されている。

ＰＣ１４０は、各種の情報を処理する情報処理装置であり、制御装置１１０、キーボード１２１及びマウス１２２からなる操作入力装置１２０、ディスプレイ１３０を有して構成されている。

ＰＷＭ装置１５０は、制御装置１１０の制御に基づいて、積分球１６０の内部に設けられている光源群１７０の各光源から放射する光のパルス幅変調（Pulse Width Modulation：ＰＷＭ）に係る処理を行う。

積分球１６０は、その内部に複数の光源群１７０を具備しており、光源群１７０の各光源から放射された光を光学的に積分（合成）して、その合成光を開口部１６１から外部に放射するものである。即ち、積分球１６０は、複数の光源から発せられた光を合成して合成光を出力する光合成手段を構成する。

光源群１７０としては、それぞれが異なる波長領域に係る光を発する複数の光源（図１に示す例では、第１の光源１７１、第２の光源１７２、第３の光源１７３、第４の光源１７４、第５の光源１７５、・・・）が設けられている。光源群１７０の各光源は、例えば高輝度の発光ダイオード（ＬＥＤ）で形成されており、これにより、時間特性に優れ、色再現領域が大きく、かつ、軽量・小型な光源を実現することができる。

また、光源群１７０の各光源は、図１に示すように、観察者の眼２００の位置から表示部１８０を介して開口部１６１を視認した際に、開口部１６１から直接見えない位置に構成されている。これは、積分球１６０の機能は、複数の光源群１７０からの光を光学的に積分（合成）することであるが、このとき、直接、光源が視認できると、各光源からの光が空間的に積分（合成）されないからである。

第１の光源１７１は、第１の波長領域に係る光を発する光源であり、第２の光源１７２は、第２の波長領域に係る光を発する光源、第３の光源１７３は、第３の波長領域に係る光を発する光源、第４の光源１７４は、第４の波長領域に係る光を発する光源、第５の光源１７５は、第５の波長領域に係る光を発する光源である。この第１の光源１７１〜第５の光源１７５は、例えば積分球１６０の開口部の外周に同心円状に配置されている。

なお、図１に示す例では、第１の光源１７１から第５の光源１７５について、それぞれ１つの光源のみを図示しているが、第１の光源１７１から第５の光源１７５の各光源について、それぞれの複数の光源を構成することも可能である。

表示部１８０は、積分球１６０の開口部１６１から放射された光（合成光）の像１８１を表示する表示手段であり、例えば、すりガラス（ディフューザ：diffuserともいう）で形成されている。この表示部１８０に表示された光の像１８１は、観察者の眼２００で視認されて網膜に到達する。また、図１に示す光照射装置１００は、表示部１８０を設けて、観察者の眼２００の網膜を刺激する光の像１８１を表示する表示装置に係るものであるが、本実施形態においては、この形態に限定されるものではない。例えば、光照射装置１００として、表示部１８０を設けずに、積分球１６０で合成された合成光を開口部１６１から直接、観察者の眼２００に照射する照明装置を構成することも適用可能である。

次に、制御装置１１０の内部構成について説明する。
図２は、図１に示す制御装置１１０の内部構成の一例を示す模式図である。
図２に示すように、制御装置１１０は、ＣＰＵ１１１、ＲＡＭ１１２、ＲＯＭ１１３、外部メモリ１１４、通信インタフェース（以下、「通信Ｉ／Ｆ」と称する）１１５、及び、バスを有して構成されている。

ＣＰＵ１１１は、制御装置１１０における動作を統括的に制御するものであり、バスを介して、制御装置１１０の各構成部（１１２〜１１５）を制御する。

ＲＡＭ１１２は、ＣＰＵ１１１の主メモリ、ワークエリア等として機能する。ＣＰＵ１１１は、処理の実行に際して、ＲＯＭ１１３から必要なプログラム１１３ａ等をＲＡＭ１１２にロードし、当該プログラム１１３ａ等を実行することで各種の機能動作を実現する。

ＲＯＭ１１３には、ＣＰＵ１１１が処理を実行するために必要なプログラム１１３ａ等が記憶されている。なお、プログラム１１３ａは、例えば、外部メモリ１１４に記憶されていてもよい。

外部メモリ１１４には、例えば、ＣＰＵ１１１がプログラム１１３ａ等を用いた処理を行う際に必要な各種のデータや各種の情報が記憶されている。また、外部メモリ１１４には、例えば、ＣＰＵ１１１がプログラム１１３ａ等を用いた処理を行うことにより得られた各種のデータや各種の情報が記憶される。

通信Ｉ／Ｆ１１５は、外部装置との通信を司るものである。また、バスは、ＣＰＵ１１１と、ＲＡＭ１１２、ＲＯＭ１１３、外部メモリ１１４及び通信Ｉ／Ｆ１１５とを通信可能に接続するためのものである。

なお、図１に示すＰＷＭ装置１５０の内部構成についても、図２に示す構成を適用することが可能である。

次に、上述した本発明の実施形態に係る光照射装置１００で行われる各実施例について説明を行う。

（実施例１）
まず、本発明の実施形態に係る実施例１について説明する。
本発明の実施形態に係る実施例１では、光源群１７０として、第１の光源１７１、第２の光源１７２、第３の光源１７３及び第４の光源１７４を用いる。そして、本例の光照射装置１００は、この第１の光源１７１〜第４の光源１７４を用いて、観察者の眼２００の網膜に存在する４種類の光受容体（具体的には、３種類の錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞）をそれぞれ独立して刺激するための光の像を表示部１８０に表示する制御を行う。ここで、上述した３種類の錐体細胞は、３原色の光に刺激を受ける視細胞である。また、実施例１は、観察者の眼２００の網膜に存在するかん体細胞がほとんど寄与しない明所視条件で実施されるものである。

図３は、本発明の実施形態に係る実施例１を示し、図１に示す第１の光源１７１、第２の光源１７２、第３の光源１７３及び第４の光源１７４の各光源から放射される光の波長領域の一例を示す模式図である。この第１の光源１７１〜第４の光源１７４におけるこれらの４種類の光源から放射される光のピーク波長及び強度は、提示する刺激に係る輝度（明るさ）や色などに応じて柔軟に変更が可能である。ただし、本例では、４種類の光源の波長領域が可視光（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の範囲内である必要があり、各光源の波長領域が短波長や長波長に偏って分布することのないように、各光源の波長領域を設定する。

第１の光源１７１は、第１の波長領域（図３に示す例では、波長４３０ｎｍ〜５３０ｎｍ程度）の光３０１を発するものであり、主として、短波長帯域（青）の光を発するものである。また、第１の光源１７１から放射される第１の波長領域の光３０１は、そのピーク波長が４７０ｎｍ程度、その半値幅（エネルギーが０．５のときの波形の幅）が２５ｎｍ程度となっている。

第２の光源１７２は、第２の波長領域（図３に示す例では、波長４７０ｎｍ〜６００ｎｍ程度）の光３０２を発するものであり、主として、中波長帯域（緑）の光を発するものである。また、第２の光源１７２から放射される第２の波長領域の光３０２は、そのピーク波長が５２５ｎｍ程度、その半値幅が３５ｎｍ程度となっている。

第３の光源１７３は、第３の波長領域（図３に示す例では、波長５５０ｎｍ〜６２０ｎｍ程度）の光３０３を発するものであり、主として、中波長帯域（黄）の光を発するものである。また、第３の光源１７３から放射される第３の波長領域の光３０３は、そのピーク波長が５９０ｎｍ程度、その半値幅が１５ｎｍ程度となっている。

第４の光源１７４は、第４の波長領域（図３に示す例では、波長５９０ｎｍ〜６６５ｎｍ程度）の光３０４を発するものであり、主として、長波長帯域（赤）の光を発するものである。また、第４の光源１７４から放射される第４の波長領域の光３０４は、そのピーク波長が６３０ｎｍ程度、その半値幅が１５ｎｍ程度となっている。

次に、実施例１の処理の流れについて説明する。
まず、例えば、光照射装置１００のユーザから、観察者の眼２００に与える刺激の種類（刺激を行う光受容体の種類等）、その刺激の提示時間、その刺激の強度などの情報が操作入力装置１２０を介して入力指示されると、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、これらの入力情報を、例えば外部メモリ１１４に記憶して設定する。その後、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、ＲＯＭ１１３に記憶されているプログラム（刺激提示プログラム）１１３ａの実行を開始する。

そして、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、上述した入力情報に従って、例えば外部メモリ１１４に予め記憶されている、各光源（１７１〜１７４）の最大輝度の情報、３種類の錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞の分光感度特性の情報、並びに、各光源（１７１〜１７４）の分光放射輝度特性の情報に基づいて、観察者の眼２００の網膜に存在する各光受容体（３種類の錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞）をそれぞれ独立して刺激する光を放射するための各光源（１７１〜１７４）の輝度（明るさ）を算出する。本実施例においては、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、各光源（１７１〜１７４）から放射する光の輝度（明るさ）を、パルス列のｄｕｔｙ比として算出を行う。

図４は、本発明の実施形態に係る実施例１で光源の輝度（明るさ）を算出する際に用いられる、３種類の錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞の分光感度特性を示す模式図である。本例において、この図４に示す分光感度特性の情報は、上述したように、予め外部メモリ１１４に記憶されている。また、図４に示す各分光感度特性は、標準被験者に基づいて算出されたものであり、年齢や、提示する刺激の大きさなどにより多少の分散が生じる。そして、これらの個人差を考慮すると、さらに特定の個人の光受容体に正確に刺激を与えることが可能となる。

図４には、そのピークの波長が、短波長側から、Ｓ錐体細胞の分光感度４０１、メラノプシンを含む神経節細胞の分光感度４０２、Ｍ錐体細胞の分光感度４０３及びＬ錐体細胞の分光感度４０４の順で示されている。

ここで、観察者の眼２００の網膜に存在する３種類の錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞をそれぞれ独立して刺激する光を放射するための各光源（１７１〜１７４）の輝度（明るさ）の算出方法を含む、独立刺激方法について、以下に説明する。

まず、図４で示した、Ｌ錐体細胞の分光感度４０４、Ｍ錐体細胞の分光感度４０３、Ｓ錐体細胞の分光感度４０１、及び、メラノプシンを含む神経節細胞の分光感度４０２を、それぞれ、Ｌ（λ）、Ｍ（λ）、Ｓ（λ）、及び、ｍＲＧＣ（λ）とおく。この際、λは波長を表す。また、第１の光源１７１の分光放射輝度（例えば図３に示す第１の波長領域の光３０１）をＩ₁（λ）、第２の光源１７２の分光放射輝度（例えば図３に示す第２の波長領域の光３０２）をＩ₂（λ）、第３の光源１７３の分光放射輝度（例えば図３に示す第３の波長領域の光３０３）をＩ₃（λ）、第４の光源１７４の分光放射輝度（例えば図３に示す第４の波長領域の光３０４）をＩ₄（λ）とする。ここで、一般化すると、第ｎの光源の分光放射輝度は、Ｉ_n（λ）と表せる。

この場合、Ｌ錐体細胞が、第１の光源１７１から受ける興奮度をＬ₁、第２の光源１７２から受ける興奮度をＬ₂、第３の光源１７３から受ける興奮度をＬ₃、第４の光源１７４から受ける興奮度をＬ₄とすると、各興奮度（Ｌ₁〜Ｌ₄）は、それぞれ、以下の（１）式〜（４）式のようになる。また、一般化すると、Ｌ錐体細胞が、第ｎの光源から受ける興奮度は、Ｌ_nと表せる。

同様に、Ｍ錐体細胞が、第１の光源１７１から受ける興奮度をＭ₁、第２の光源１７２から受ける興奮度をＭ₂、第３の光源１７３から受ける興奮度をＭ₃、第４の光源１７４から受ける興奮度をＭ₄とすると、各興奮度（Ｍ₁〜Ｍ₄）は、それぞれ、以下の（５）式〜（８）式のようになる。また、一般化すると、Ｍ錐体細胞が、第ｎの光源から受ける興奮度は、Ｍ_nと表せる。

同様に、Ｓ錐体細胞が、第１の光源１７１から受ける興奮度をＳ₁、第２の光源１７２から受ける興奮度をＳ₂、第３の光源１７３から受ける興奮度をＳ₃、第４の光源１７４から受ける興奮度をＳ₄とすると、各興奮度（Ｓ₁〜Ｓ₄）は、それぞれ、以下の（９）式〜（１２）式のようになる。また、一般化すると、Ｓ錐体細胞が、第ｎの光源から受ける興奮度は、Ｓ_nと表せる。

同様に、メラノプシンを含む神経節細胞が、第１の光源１７１から受ける興奮度をｍＲＧＣ₁、第２の光源１７２から受ける興奮度をｍＲＧＣ₂、第３の光源１７３から受ける興奮度をｍＲＧＣ₃、第４の光源１７４から受ける興奮度をｍＲＧＣ₄とすると、各興奮度（ｍＲＧＣ₁〜ｍＲＧＣ₄）は、それぞれ、以下の（１３）式〜（１６）式のようになる。また、一般化すると、メラノプシンを含む神経節細胞が、第ｎの光源から受ける興奮度は、ｍＲＧＣ_nと表せる。

したがって、１つの光受容体が、全ての光源（本例では、４個の光源）の光から受ける総興奮度Ｐは、第ｎの光源の光から受ける興奮度をＰｎとすると、以下の（１７）式のように表せる。

（１７）式のＰにおいて、Ｌ錐体細胞の総興奮度をＬ、Ｍ錐体細胞の総興奮度をＭ、Ｓ錐体細胞の総興奮度をＳ、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度をｍＲＧＣとし、上述した関係を整理すると、本例に示す４つの光源（１７１〜１７４）を用いた場合には、以下の（１８）式のように表すことができる。ただし、（１８）式において、Ｉ₁、Ｉ₂、Ｉ₃及びＩ₄は、それぞれ、第１の光源１７１の輝度、第２の光源１７２の輝度、第３の光源１７３の輝度及び第４の光源１７４の輝度である。

また、（１８）式に示す行列を、以下の（１９）式に示す行列Ａと定義して、その逆行列Ａ^-1を計算すると、以下の（２０）式のようになる。

ここで、まず、３種類の錐体細胞とは独立してメラノプシンを含む神経節細胞のみを刺激するための、各光源（１７１〜１７４）の輝度の算出方法を含む、独立刺激方法の一例について説明する。

図５は、本発明の実施形態に係る実施例１を示し、３種類の錐体細胞とは独立してメラノプシンを含む神経節細胞のみを刺激するための、各光源（１７１〜１７４）の輝度を算出する際に用いられる刺激パターンの一例を示すテーブル図である。この図５に示すテーブルは、例えばユーザから入力情報によって設定され、例えば、外部メモリ１１４に予め記憶されているものとする。

この図５において、縦方向に並べられた項目（Ｌ、Ｍ、Ｓ、ｍＲＧＣ）は、（２０）式の右辺に示される、各光受容体（各細胞）の総興奮度を示している。また、図５において、横方向に並べられた項目（第１の光照射パターン及び第２の光照射パターン）は、それぞれ、各光源（１７１〜１７４）から放射する１つの光照射パターンを示している。

ユーザから操作入力装置１２０を介して、メラノプシンを含む神経節細胞を独立して刺激する指定（指示）がされた場合、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、例えば外部メモリ１１４に記憶されている、図５の刺激パターンのテーブルを読み出す。そして、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、まず、図５の刺激パターンのテーブルから、第１の光照射パターンの情報を取得する。ここで、本例では、図５の刺激パターンのテーブルから、Ｌ錐体細胞の総興奮度が３、Ｍ錐体細胞の総興奮度が４、Ｓ錐体細胞の総興奮度が５、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度が６の情報が取得される。

続いて、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、（２０）式を用いて、第１の光照射パターンに示された条件、即ち、Ｌ錐体細胞の総興奮度が３、Ｍ錐体細胞の総興奮度が４、Ｓ錐体細胞の総興奮度が５、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度が６となる条件を満たす、第１の光源１７１の輝度Ｉ₁、第２の光源１７２の輝度Ｉ₂、第３の光源１７３の輝度Ｉ₃及び第４の光源１７４の輝度Ｉ₄を算出する。この際、本例では、各光源（１７１〜１７４）の輝度をパルス列のｄｕｔｙ比として算出する。

続いて、制御装置１１０において各光源（１７１〜１７４）の輝度がパルス列のｄｕｔｙ比として算出されると、続いて、ＰＷＭ装置１５０のＣＰＵ１１１は、制御装置１１０で算出されたｄｕｔｙ比に基づいて、各光源（１７１〜１７４）を所定の輝度（明るさ）で発光させるＰＷＭ処理を行う。

その後、光源群１７０の各光源から放射された光は、積分球１６０において光学的に積分（合成）されて、その合成光が開口部１６１から外部の表示部１８０に照射される。そして、表示部１８０には、光源群１７０から放射された合成光に基づく光の像１８１が表示される。この際、本例では、観察者の眼２００の網膜に存在するＬ錐体細胞、Ｍ錐体細胞、Ｓ錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞に対して、それぞれ、３、４、５及び６の総興奮度を与えるための合成光の像１８１が表示部１８０に表示される。

この第１の光照射パターンによる合成光の像の表示が所定時間なされると、次に、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、図５の刺激パターンのテーブルから、第２の光照射パターンの情報を取得する。ここで、本例では、図５の刺激パターンのテーブルから、Ｌ錐体細胞の総興奮度が３、Ｍ錐体細胞の総興奮度が４、Ｓ錐体細胞の総興奮度が５、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度が７（又は５）の情報が取得される。

続いて、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、（２０）式を用いて、第２の光照射パターンに示された条件、即ち、Ｌ錐体細胞の総興奮度が３、Ｍ錐体細胞の総興奮度が４、Ｓ錐体細胞の総興奮度が５、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度が７（又は５）となる条件を満たす、第１の光源１７１の輝度Ｉ₁、第２の光源１７２の輝度Ｉ₂、第３の光源１７３の輝度Ｉ₃及び第４の光源１７４の輝度Ｉ₄を算出する。この際、本例では、各光源（１７１〜１７４）の輝度をパルス列のｄｕｔｙ比として算出する。

その後、光源群１７０の各光源から放射された光は、積分球１６０において光学的に積分（合成）されて、その合成光が開口部１６１から外部の表示部１８０に照射される。そして、表示部１８０には、光源群１７０から放射された合成光に基づく光の像１８１が表示される。この際、本例では、観察者の眼２００の網膜に存在するＬ錐体細胞、Ｍ錐体細胞、Ｓ錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞に対して、それぞれ、３、４、５及び７（又は５）の総興奮度を与えるための合成光の像１８１が表示部１８０に表示される。

このように、図５のテーブルに示された第１の光照射パターン及び第２の光照射パターンに基づく合成光を観察者の眼２００に提示（照射）することにより、観察者の眼２００の網膜に存在するＬ錐体細胞、Ｍ錐体細胞及びＳ錐体細胞については、総興奮度が一定（それぞれ、３→３、４→４、５→５）であり変化しないため、刺激は行われない。一方、観察者の眼２００の網膜に存在するメラノプシンを含む神経節細胞については、総興奮度が変化している（６→７（又は５））ため、刺激がなされる。このように、本例では、図５の刺激パターンのテーブルに基づいて各光源（１７１〜１７４）の輝度を制御することにより、３種類の錐体細胞とは独立してメラノプシンを含む神経節細胞のみの刺激を実現する。

次に、Ｌ錐体細胞、Ｍ錐体細胞及びＳ錐体細胞をそれぞれ独立して刺激する独立刺激方法の一例について簡単に説明する。

図６は、本発明の実施形態に係る実施例１を示し、Ｌ錐体細胞、Ｍ錐体細胞及びＳ錐体細胞をそれぞれ独立して刺激するための、各光源（１７１〜１７４）の輝度を算出する際に用いられる刺激パターンの一例を示すテーブル図である。具体的に、図６（ａ）には、Ｌ錐体細胞を独立して刺激するための刺激パターンのテーブルが示されており、図６（ｂ）には、Ｍ錐体細胞を独立して刺激するための刺激パターンのテーブルが示されており、図６（ｃ）には、Ｓ錐体細胞を独立して刺激するための刺激パターンのテーブルが示されている。これらの図６に示すテーブルは、例えばユーザから入力情報によって設定され、例えば、外部メモリ１１４に予め記憶されているものとする。

まず、Ｌ錐体細胞を独立して刺激する独立刺激方法について説明する。
ユーザから操作入力装置１２０を介して、Ｌ錐体細胞を独立して刺激する指定（指示）がされた場合、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、例えば外部メモリ１１４に記憶されている、図６（ａ）の刺激パターンのテーブルを読み出し、まず、図６（ａ）の刺激パターンのテーブルから、第１の光照射パターンの情報を取得する。本例では、図６（ａ）の刺激パターンのテーブルから、Ｌ錐体細胞の総興奮度が３、Ｍ錐体細胞の総興奮度が４、Ｓ錐体細胞の総興奮度が５、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度が６の情報が取得される。

その後、上述したメラノプシンを含む神経節細胞における第１の光照射パターンの場合と同様の処理を行うことにより、本例では、観察者の眼２００の網膜に存在するＬ錐体細胞、Ｍ錐体細胞、Ｓ錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞に対して、それぞれ、３、４、５及び６の総興奮度を与えるための合成光の像１８１が表示部１８０に表示される。

この第１の光照射パターンによる合成光の像の表示が所定時間なされると、次に、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、図６（ａ）の刺激パターンのテーブルから、第２の光照射パターンの情報を取得する。ここで、本例では、図６（ａ）の刺激パターンのテーブルから、Ｌ錐体細胞の総興奮度が４（又は２）、Ｍ錐体細胞の総興奮度が４、Ｓ錐体細胞の総興奮度が５、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度が６の情報が取得される。

続いて、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、（２０）式を用いて、第２の光照射パターンに示された条件、即ち、Ｌ錐体細胞の総興奮度が４（又は２）、Ｍ錐体細胞の総興奮度が４、Ｓ錐体細胞の総興奮度が５、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度が６となる条件を満たす、第１の光源１７１の輝度Ｉ₁、第２の光源１７２の輝度Ｉ₂、第３の光源１７３の輝度Ｉ₃及び第４の光源１７４の輝度Ｉ₄を算出する。

その後、上述したメラノプシンを含む神経節細胞における第２の光照射パターンの場合と同様の処理を行うことにより、本例では、観察者の眼２００の網膜に存在するＬ錐体細胞、Ｍ錐体細胞、Ｓ錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞に対して、それぞれ、４（又は２）、４、５及び６の総興奮度を与えるための合成光の像１８１が表示部１８０に表示される。

このように、図６（ａ）の刺激パターンのテーブルに示された第１の光照射パターン及び第２の光照射パターンに基づく合成光を観察者の眼２００に提示（照射）することにより、観察者の眼２００の網膜に存在するＭ錐体細胞、Ｓ錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞については、総興奮度が一定（それぞれ、４→４、５→５、６→６）であり変化しないため、刺激は行われない。一方、観察者の眼２００の網膜に存在するＬ錐体細胞については、総興奮度が変化している（３→４（又は２））ため、刺激がなされる。このように、本例では、図６（ａ）の刺激パターンのテーブルに基づいて各光源（１７１〜１７４）の輝度を制御することにより、Ｌ錐体細胞のみを独立して刺激することを実現する。このＬ錐体細胞の総興奮度を変化させる光照射パターンでは、赤色（３→４）、又は、緑色（３→２）に変化する。このことは、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度を意図的に変化させない光照射パターンを実現可能であることを意味する。

次に、Ｍ錐体細胞を独立して刺激する独立刺激方法について説明する。
ユーザから操作入力装置１２０を介して、Ｍ錐体細胞を独立して刺激する指定（指示）がされた場合、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、例えば外部メモリ１１４に記憶されている、図６（ｂ）の刺激パターンのテーブルを読み出し、まず、図６（ｂ）の刺激パターンのテーブルから、第１の光照射パターンの情報を取得する。本例では、図６（ｂ）の刺激パターンのテーブルから、Ｌ錐体細胞の総興奮度が３、Ｍ錐体細胞の総興奮度が４、Ｓ錐体細胞の総興奮度が５、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度が６の情報が取得される。

この第１の光照射パターンによる合成光の像の表示が所定時間なされると、次に、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、図６（ｂ）の刺激パターンのテーブルから、第２の光照射パターンの情報を取得する。ここで、本例では、図６（ｂ）の刺激パターンのテーブルから、Ｌ錐体細胞の総興奮度が３、Ｍ錐体細胞の総興奮度が５（又は３）、Ｓ錐体細胞の総興奮度が５、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度が６の情報が取得される。

続いて、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、（２０）式を用いて、第２の光照射パターンに示された条件、即ち、Ｌ錐体細胞の総興奮度が３、Ｍ錐体細胞の総興奮度が５（又は３）、Ｓ錐体細胞の総興奮度が５、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度が６となる条件を満たす、第１の光源１７１の輝度Ｉ₁、第２の光源１７２の輝度Ｉ₂、第３の光源１７３の輝度Ｉ₃及び第４の光源１７４の輝度Ｉ₄を算出する。

その後、上述したメラノプシンを含む神経節細胞における第２の光照射パターンの場合と同様の処理を行うことにより、本例では、観察者の眼２００の網膜に存在するＬ錐体細胞、Ｍ錐体細胞、Ｓ錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞に対して、それぞれ、３、５（又は３）、５及び６の総興奮度を与えるための合成光の像１８１が表示部１８０に表示される。

このように、図６（ｂ）のテーブルに示された第１の光照射パターン及び第２の光照射パターンに基づく合成光を観察者の眼２００に提示（照射）することにより、観察者の眼２００の網膜に存在するＬ錐体細胞、Ｓ錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞については、総興奮度が一定（それぞれ、３→３、５→５、６→６）であり変化しないため、刺激は行われない。一方、観察者の眼２００の網膜に存在するＭ錐体細胞については、総興奮度が変化している（４→５（又は３））ため、刺激がなされる。このように、本例では、図６（ｂ）の刺激パターンのテーブルに基づいて各光源（１７１〜１７４）の輝度を制御することにより、Ｍ錐体細胞のみを独立して刺激することを実現する。このＭ錐体細胞の総興奮度を変化させる光照射パターンでは、緑色（４→５）、又は、赤色（４→３）に変化する。このことは、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度を意図的に変化させない光照射パターンを実現可能であることを意味する。

次に、Ｓ錐体細胞を独立して刺激する独立刺激方法について説明する。
ユーザから操作入力装置１２０を介して、Ｓ錐体細胞を独立して刺激する指定（指示）がされた場合、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、例えば外部メモリ１１４に記憶されている、図６（ｃ）の刺激パターンのテーブルを読み出し、まず、図６（ｃ）の刺激パターンのテーブルから、第１の光照射パターンの情報を取得する。本例では、図６（ｃ）の刺激パターンのテーブルから、Ｌ錐体細胞の総興奮度が３、Ｍ錐体細胞の総興奮度が４、Ｓ錐体細胞の総興奮度が５、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度が６の情報が取得される。

この第１の光照射パターンによる合成光の像の表示が所定時間なされると、次に、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、図６（ｃ）の刺激パターンのテーブルから、第２の光照射パターンの情報を取得する。ここで、本例では、図６（ｃ）の刺激パターンのテーブルから、Ｌ錐体細胞の総興奮度が３、Ｍ錐体細胞の総興奮度が４、Ｓ錐体細胞の総興奮度が６（又は４）、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度が６の情報が取得される。

続いて、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、（２０）式を用いて、第２の光照射パターンに示された条件、即ち、Ｌ錐体細胞の総興奮度が３、Ｍ錐体細胞の総興奮度が４、Ｓ錐体細胞の総興奮度が６（又は４）、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度が６となる条件を満たす、第１の光源１７１の輝度Ｉ₁、第２の光源１７２の輝度Ｉ₂、第３の光源１７３の輝度Ｉ₃及び第４の光源１７４の輝度Ｉ₄を算出する。

その後、上述したメラノプシンを含む神経節細胞における第２の光照射パターンの場合と同様の処理を行うことにより、本例では、観察者の眼２００の網膜に存在するＬ錐体細胞、Ｍ錐体細胞、Ｓ錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞に対して、それぞれ、３、４、６（又は４）及び６の総興奮度を与えるための合成光の像１８１が表示部１８０に表示される。

このように、図６（ｃ）のテーブルに示された第１の光照射パターン及び第２の光照射パターンに基づく合成光を観察者の眼２００に提示（照射）することにより、観察者の眼２００の網膜に存在するＬ錐体細胞、Ｍ錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞については、総興奮度が一定（それぞれ、３→３、４→４、６→６）であり変化しないため、刺激は行われない。一方、観察者の眼２００の網膜に存在するＳ錐体細胞については、総興奮度が変化している（５→６（又は４））ため、刺激がなされる。このように、本例では、図６（ｃ）の刺激パターンのテーブルに基づいて各光源（１７１〜１７４）の輝度を制御することにより、Ｓ錐体細胞のみを独立して刺激することを実現する。このＳ錐体細胞の総興奮度を変化させる光照射パターンでは、青色（５→６）、又は、黄色（５→４）に変化する。このことは、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度を意図的に変化させない光照射パターンを実現可能であることを意味する。

以上、説明したように、本例の光照射装置１００では、制御装置１１０（ＰＷＭ装置１５０も含む）において、第１の光源１７１、第２の光源１７２、第３の光源１７３及び第４の光源１７４の各光源を制御して、各光源から放射された光を積分球１６０で合成し、観察者の眼２００の網膜に存在する３種類の錐体細胞（３原色の光に刺激を受ける視細胞であるＳ錐体細胞、Ｍ錐体細胞及びＬ錐体細胞）、及び、メラノプシンを含む神経節細胞をそれぞれ独立して刺激するための合成光の像１８１を表示部１８０に表示する制御を行う。

次に、上述した３種類の錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞を独立して刺激する際の利点について説明する。

上述した３種類の錐体細胞は、視覚情報に関与するものであるが、この３種類の錐体細胞を独立して刺激することにより、例えば観察者の色覚等の視覚情報を従来のディスプレイや照明と同様に制御することが可能になる。

また、上述したメラノプシンを含む神経節細胞は、上述した３種類の錐体細胞とは異なり、生体リズム（サーカディアンリズム）、瞳孔反応、気づき等の非視覚情報に関与するものである。そして、メラノプシンを含む神経節細胞に対する刺激を、３種類の錐体細胞とは独立して行うことにより、観察者の非視覚情報を、上述した視覚情報とは独立して制御することが可能になる。具体的に、非視覚情報の制御としては、例えば、生体リズム（サーカディアンリズム）の再調整による疾患の治療や、車や飛行機の操縦席の照明による気づきの制御など、他分野、多方面への適用が可能である。即ち、メラノプシンを含む神経節細胞は、視覚情報にほとんど関与していないと考えられるため、このメラノプシンを含む神経節細胞を独立して刺激する光照射装置１００は、運転時や作業時などにも用いることができる。

このように、本実施例の光照射装置１００によれば、生体の状態を効率的に調整可能な光照射装置を提供することが可能となる。

（実施例２）
次に、本発明の実施形態に係る実施例２について説明する。
本発明の実施形態に係る実施例２では、光源群１７０として、実施例１で用いた第１の光源１７１、第２の光源１７２、第３の光源１７３及び第４の光源１７４に加えて、第５の光源１７５を用いる。そして、本例の光照射装置１００は、この第１の光源１７１〜第５の光源１７５を用いて、観察者の眼２００の網膜に存在する５種類の光受容体（具体的には、３種類の錐体細胞、メラノプシンを含む神経節細胞及びかん体細胞）を独立して刺激するための合成光の像を表示部１８０に表示する制御を行う。ここで、第１の光源１７１〜第５の光源１７５におけるこれらの５種類の光源から放射される光のピーク波長及び強度は、提示する刺激の輝度（明るさ）や色などに応じて柔軟に変更が可能である。ただし、本例では、５種類の光源の波長領域が可視光（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の範囲内である必要があり、各光源の波長領域が短波長や長波長に偏って分布することのないように、各光源の波長領域を設定する。また、実施例２は、かん体細胞及び錐体細胞がともに視覚に寄与する薄明視条件で実施する。

図７は、本発明の実施形態に係る実施例２を示し、図１に示す第５の光源１７５から放射される光の波長領域の一例を示す模式図である。
第５の光源１７５は、第５の波長領域（図７に示す例では、波長４５０ｎｍ〜５９０ｎｍ程度）の光３０５を発するものであり、主として、中波長帯域（青緑）の光を発するものである。また、第５の光源１７５から放射される第５の波長領域の光は、そのピーク波長が５０５ｎｍ程度、その半値幅が３０ｎｍ程度となっている。

次に、実施例２の処理の流れについて説明する。
まず、例えば、光照射装置１００のユーザから、観察者の眼２００に与える刺激の種類（刺激を行う光受容体の種類等）、その刺激の提示時間、その刺激の強度などの情報が操作入力装置１２０を介して入力指示されると、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、これらの入力情報を、例えば外部メモリ１１４に記憶して設定する。その後、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、ＲＯＭ１１３に記憶されているプログラム（刺激提示プログラム）１１３ａの実行を開始する。

そして、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、上述した入力情報に従って、例えば外部メモリ１１４に予め記憶されている、各光源（１７１〜１７５）の最大輝度の情報、３種類の錐体細胞、メラノプシンを含む神経節細胞及びかん体細胞の分光感度特性の情報、並びに、各光源（１７１〜１７５）の分光放射輝度特性の情報に基づいて、観察者の眼２００の網膜に存在する各光受容体（３種類の錐体細胞、メラノプシンを含む神経節細胞及びかん体細胞）をそれぞれ独立して刺激する光を放射するための各光源（１７１〜１７５）の輝度（明るさ）を算出する。本実施例においては、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、上述した実施例１と同様に、各光源（１７１〜１７５）から放射する光の輝度（明るさ）を、パルス列のｄｕｔｙ比として算出を行う。

図８は、本発明の実施形態に係る実施例２で光源の輝度（明るさ）を算出する際に用いられる、かん体細胞の分光感度特性を示す模式図である。本例において、この図８に示すかん体細胞の分光感度特性の情報は、図４に示す３種類の錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞の分光感度特性と同様に、予め外部メモリ１１４に記憶されている。

ここで、本実施例では、実施例１で説明した図４に加えて、図８で示した、かん体細胞の分光感度をＲ（λ）とおく。また、本実施例では、第５の光源１７５の分光放射輝度（例えば図７に示す第５の波長領域の光３０５）をＩ₅（λ）とする。

この場合、かん体細胞が、第１の光源１７１から受ける興奮度をＲ₁、第２の光源１７２から受ける興奮度をＲ₂、第３の光源１７３から受ける興奮度をＲ₃、第４の光源１７４から受ける興奮度をＲ₄、第５の光源１７５から受ける興奮度をＲ₅とすると、各興奮度（Ｒ₁〜Ｒ₅）は、それぞれ、以下の（２１）式〜（２５）式のようになる。また、一般化すると、かん体細胞が、第ｎの光源から受ける興奮度は、Ｒ_nと表せる。

また、Ｌ錐体細胞が第５の光源１７５から受ける興奮度をＬ₅、Ｍ錐体細胞が第５の光源１７５から受ける興奮度をＭ₅、Ｓ錐体細胞が第５の光源１７５から受ける興奮度をＳ₅、メラノプシンを含む神経節細胞が第５の光源１７５から受ける興奮度をｍＲＧＣ₅とすると、各興奮度（Ｌ₅、Ｍ₅、Ｓ₅、ｍＲＧＣ₅）は、それぞれ、以下の（２６）式〜（２９）式のようになる。

（１７）式のＰにおいて、かん体細胞の総興奮度をＲとし、上述した関係を整理すると、本例に示す５つの光源（１７１〜１７５）を用いた場合には、以下の（３０）式のように表すことができる。ただし、（３０）式において、Ｉ₁、Ｉ₂、Ｉ₃、Ｉ₄及びＩ₅は、それぞれ、第１の光源１７１の輝度、第２の光源１７２の輝度、第３の光源１７３の輝度、第４の光源１７４の輝度及び第５の光源１７５の輝度である。

また、（３０）式に示す行列を、以下の（３１）式に示す行列Ｂと定義して、その逆行列Ｂ^-1を計算すると、以下の（３２）式のようになる。

本例では、実施例１に示した方法を用いることで、観察者の眼２００の網膜に存在する３種類の錐体細胞、メラノプシンを含む神経節細胞及びかん体細胞をそれぞれ独立して刺激することができる。ここでは、代表して、かん体細胞を独立して刺激する独立刺激方法について説明する。

図９は、本発明の実施形態に係る実施例２を示し、かん体細胞を独立して刺激するための、各光源（１７１〜１７５）の輝度を算出する際に用いられる刺激パターンの一例を示すテーブル図である。この図９に示すテーブルは、例えばユーザから入力情報によって設定され、例えば、外部メモリ１１４に予め記憶されているものとする。

ユーザから操作入力装置１２０を介して、かん体細胞を独立して刺激する指定（指示）がされた場合、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、例えば外部メモリ１１４に記憶されている、図９の刺激パターンのテーブルを読み出し、まず、図９の刺激パターンのテーブルから、第１の光照射パターンの情報を取得する。本例では、図９に示すテーブルから、Ｌ錐体細胞の総興奮度が３、Ｍ錐体細胞の総興奮度が４、Ｓ錐体細胞の総興奮度が５、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度が６、かん体細胞の総興奮度が７の情報が取得される。

続いて、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、（３２）式を用いて、第１の光照射パターンに示された条件、即ち、Ｌ錐体細胞の総興奮度が３、Ｍ錐体細胞の総興奮度が４、Ｓ錐体細胞の総興奮度が５、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度が６、かん体細胞の総興奮度が７となる条件を満たす、第１の光源１７１の輝度Ｉ₁、第２の光源１７２の輝度Ｉ₂、第３の光源１７３の輝度Ｉ₃、第４の光源１７４の輝度Ｉ₄及び第５の光源１７５の輝度Ｉ₅を算出する。

その後、実施例１で説明した第１の光照射パターンの場合と同様の趣旨の処理を行うことにより、本例では、観察者の眼２００の網膜に存在するＬ錐体細胞、Ｍ錐体細胞、Ｓ錐体細胞、メラノプシンを含む神経節細胞及びかん体細胞に対して、それぞれ、３、４、５、６及び７の総興奮度を与えるための合成光の像１８１が表示部１８０に表示される。

この第１の光照射パターンによる合成光の像の表示が所定時間なされると、次に、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、図９の刺激パターンのテーブルから、第２の光照射パターンの情報を取得する。ここで、本例では、図９の刺激パターンのテーブルから、Ｌ錐体細胞の総興奮度が３、Ｍ錐体細胞の総興奮度が４、Ｓ錐体細胞の総興奮度が５、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度が６、かん体細胞の総興奮度が８（又は６）の情報が取得される。

続いて、制御装置１１０のＣＰＵ１１１は、（３２）式を用いて、第２の光照射パターンに示された条件、即ち、Ｌ錐体細胞の総興奮度が３、Ｍ錐体細胞の総興奮度が４、Ｓ錐体細胞の総興奮度が５、メラノプシンを含む神経節細胞の総興奮度が６、かん体細胞の総興奮度が８（又は６）となる条件を満たす、第１の光源１７１の輝度Ｉ₁、第２の光源１７２の輝度Ｉ₂、第３の光源１７３の輝度Ｉ₃、第４の光源１７４の輝度Ｉ₄及び第５の光源１７５の輝度Ｉ₅を算出する。

その後、実施例１で説明した第２の光照射パターンの場合と同様の趣旨の処理を行うことにより、本例では、観察者の眼２００の網膜に存在するＬ錐体細胞、Ｍ錐体細胞、Ｓ錐体細胞、メラノプシンを含む神経節細胞及びかん体細胞に対して、それぞれ、３、４、５、６及び８（又は６）の総興奮度を与えるための合成光の像１８１が表示部１８０に表示される。

このように、図９のテーブルに示された第１の光照射パターン及び第２の光照射パターンに基づく合成光を観察者の眼２００に提示（照射）することにより、観察者の眼２００の網膜に存在するＬ錐体細胞、Ｍ錐体細胞、Ｓ錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞については、総興奮度が一定（それぞれ、３→３、４→４、５→５、６→６）であり変化しないため、刺激は行われない。一方、観察者の眼２００の網膜に存在するかん体細胞については、総興奮度が変化している（７→８（又は６））ため、刺激がなされる。このように、本例では、図９の刺激パターンのテーブルに基づいて各光源（１７１〜１７５）の輝度を制御することにより、かん体細胞のみを独立して刺激することを実現する。

ここでは、かん体細胞を独立して刺激する方法について代表して説明したが、Ｌ錐体細胞、Ｍ錐体細胞、Ｓ錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞をそれぞれ独立して刺激する方法についても、当該かん体細胞を独立して刺激する方法と同様の趣旨で実行可能である。

以上、説明したように、本例の光照射装置１００では、制御装置１１０（ＰＷＭ装置１５０も含む）において、第１の光源１７１、第２の光源１７２、第３の光源１７３、第４の光源１７４及び第５の光源１７５の各光源を制御して、各光源から放射された光を積分球１６０で合成し、観察者の眼２００の網膜に存在する３種類の錐体細胞（３原色の光に刺激を受ける視細胞であるＳ錐体細胞、Ｍ錐体細胞及びＬ錐体細胞）、メラノプシンを含む神経節細胞、及び、かん体細胞をそれぞれ独立して刺激するための合成光の像１８１を表示部１８０に表示する制御を行う。

−実験−
次に、発明者らが行った実験及びその結果について説明する。
本実験では、本実施形態に係る光照射装置１００を用いて、メラノプシンを含む神経節細胞に対する刺激（以下、この刺激を「ｍＲＧＣ（melanopsin-expressing Retinal Cell）刺激」と称する）、輝度刺激（Ｍ＋Ｌ）、及び、等輝度刺激（Ｍ−Ｌ）に対する観察者の眼２００の瞳孔反応（非視覚情報）を測定した。

図１０は、実験で用いた各刺激の刺激パターンの一例を示す模式図である。この図１０に示す刺激パターンは、表示部１８０に表示されるものである。また、図１０において、背景の像は、例えば上述した実施例の第１の光照射パターンに基づく合成光の像に相当するものであり、テストの像は、例えば上述した実施例の第２の光照射パターンに基づく合成光の像に相当するものである。

以下に、本実験で用いた各刺激について説明する。
まず、輝度刺激（Ｍ＋Ｌ）は、図１０に示す刺激パターンにおいて、背景での刺激に対してテストでの刺激の輝度成分（Ｍ＋Ｌ）のみを変化させ、色は変化させない刺激である。具体的に、上述した（１）式〜（８）式に倣って、Ｌ錐体細胞及びＭ錐体細胞の分光感度における波長特性を、それぞれ、Ｌ（λ）、Ｍ（λ）とし、テスト刺激の分光放射輝度に係るスペクトラムをＩ（λ）とすると、Ｌ錐体細胞の興奮度Ｌ及びＭ錐体細胞の興奮度Ｍは、それぞれ、以下の（３３）式及び（３４）式のように表せる。

なお、上述した（３３）式及び（３４）式は、Ｓ錐体細胞の興奮度Ｓやメラノプシンを含む神経節細胞の興奮度ｍＲＧＣについても、同様の主旨で適用可能である。

即ち、輝度刺激（Ｍ＋Ｌ）は、図１０に示す背景の像とテストの像とにおいて、Ｌ錐体細胞の興奮度ＬとＭ錐体細胞の興奮度Ｍのみ同じ割合で変化させ、Ｓ錐体細胞の興奮度Ｓとメラノプシンを含む神経節細胞の興奮度ｍＲＧＣは変化させない刺激である。この際、各光源の輝度は、例えば上述した実施例１で説明した趣旨に基づき設定される。

また、等輝度刺激（Ｍ−Ｌ）は、赤緑で変調している等輝度な色刺激を表し、輝度と興奮度ｍＲＧＣは変化させず、色（Ｌ−Ｍ）のみ変化させる刺激である。

また、ｍＲＧＣ刺激は、錐体細胞やかん体細胞などの他の光受容体の興奮度は変化させないで、興奮度ｍＲＧＣのみ変化させる刺激である。したがって、ｍＲＧＣ刺激では、輝度も色も変化しない。

そして、本実験では、各刺激の知覚への影響を一定とするために、各刺激のコントラストは、対象の変化が知覚できる最小値であるコントラスト閾値の２．５倍とし、また、各刺激に対する瞳孔反応は、瞬目を除き２０回以上の瞳孔反応を平均して測定を行った。

図１１は、実験で用いた各刺激に対する瞳孔反応の実験結果の一例を示す特性図である。図１１に示す特性図において、横軸は時間［ｍｓ］を示し、縦軸は観察者の眼２００の瞳孔直径を示している。また、図１１には、時間０［ｍｓ］〜１００［ｍｓ］の間に、それぞれ、ｍＲＧＣ刺激、輝度刺激（Ｍ＋Ｌ）及び等輝度刺激（Ｍ−Ｌ）を与えた際の瞳孔反応の特性が示されている。

図１１に示すように、ｍＲＧＣ刺激に対する瞳孔反応の振幅（刺激後の瞳孔直径の変化量）は、輝度刺激（Ｍ＋Ｌ）に対する瞳孔反応の振幅よりも２．１倍大きく、また、等輝度刺激（Ｍ−Ｌ）に対する瞳孔反応の振幅よりも１．７倍大きくなるという実験結果が得られた。このことは、ｍＲＧＣ刺激が視覚経路よりもむしろ、瞳孔経路等の非視覚経路に大きく寄与していることを示し、本実施形態における光照射装置１００を用いたｍＲＧＣ刺激は、観察者の非視覚情報を刺激していることが分かる。

また、図１２は、図１１に示す瞳孔反応の特性において、各刺激に対する瞳孔直径を正規化した特性図である。この図１２には、図１１に示す特性のうち、時間０［ｍｓ］〜１０００［ｍｓ］の間のものを示している。

図１２に示すように、ｍＲＧＣ刺激に対する瞳孔反応は、輝度刺激（Ｍ＋Ｌ）に対する瞳孔反応よりも持続的な反応を示していることが分かる。

また、発明者らは、その他の実験により、ｍＲＧＣ刺激は、輝度変化による刺激よりも、上述したコントラスト閾値が高い（即ち視覚系に対する感度が低い）という結果を得ている。このことは、メラノプシンを含む神経節細胞から入力された情報の伝達経路は、輝度情報の伝達経路とは異なる可能性を示唆している。

本発明の実施形態に係る光照射装置の概略構成の一例を示す模式図である。図１に示す制御装置の内部構成の一例を示す模式図である。本発明の実施形態に係る実施例１を示し、図１に示す第１の光源、第２の光源、第３の光源及び第４の光源の各光源から放射される光の波長領域の一例を示す模式図である。本発明の実施形態に係る実施例１で光源の輝度を算出する際に用いられる、３種類の錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞の分光感度特性を示す模式図である。本発明の実施形態に係る実施例１を示し、３種類の錐体細胞とは独立してメラノプシンを含む神経節細胞のみを刺激するための、各光源の輝度を算出する際に用いられる刺激パターンの一例を示すテーブル図である。本発明の実施形態に係る実施例１を示し、Ｌ錐体細胞、Ｍ錐体細胞及びＳ錐体細胞をそれぞれ独立して刺激するための、各光源の輝度を算出する際に用いられる刺激パターンの一例を示すテーブル図である。本発明の実施形態に係る実施例２を示し、図１に示す第５の光源から放射される光の波長領域の一例を示す模式図である。本発明の実施形態に係る実施例２で光源の輝度を算出する際に用いられる、かん体細胞の分光感度特性を示す模式図である。本発明の実施形態に係る実施例２を示し、かん体細胞を独立して刺激するための、各光源の輝度を算出する際に用いられる刺激パターンの一例を示すテーブル図である。実験で用いた各刺激の刺激パターンの一例を示す模式図である。実験で用いた各刺激に対する瞳孔反応の実験結果の一例を示す特性図である。図１１に示す瞳孔反応の特性において、各刺激に対する瞳孔直径を正規化した特性図である。

１００光照射装置
１１０制御装置
１２０操作入力装置
１２１キーボード
１２２マウス
１３０ディスプレイ
１４０ＰＣ
１５０ＰＷＭ装置
１６０積分球
１６１開口部
１７０光源群
１７１第１の光源
１７２第２の光源
１７３第３の光源
１７４第４の光源
１７５第５の光源
１８０表示部
１８１合成光の像
２００観察者の眼

Claims

第１の波長領域に係る光を発する第１の光源と、
第２の波長領域に係る光を発する第２の光源と、
第３の波長領域に係る光を発する第３の光源と、
第４の波長領域に係る光を発する第４の光源と、
複数の光源から発せられた光を合成して合成光を出力する光合成手段と、
前記第１の光源、前記第２の光源、前記第３の光源及び前記第４の光源の各光源を制御して、網膜に存在する３種類の錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞をそれぞれ独立して刺激するための前記合成光を前記網膜に対して照射する制御を行う制御手段と
を有することを特徴とする光照射装置。
前記３種類の錐体細胞及びメラノプシンを含む神経節細胞の各細胞を独立して刺激する際に用いられ、当該独立して刺激する細胞ごとに、前記各細胞の興奮度を定めた第１の光照射パターンと、当該第１の光照射パターンに対して前記独立して刺激する細胞のみの興奮度を変化させた第２の光照射パターンとが設定された刺激パターンを記憶する記憶手段を更に有し、
前記制御手段は、前記独立して刺激する細胞が指定された際に、前記記憶手段から当該独立して刺激する細胞に係る前記刺激パターンを取得し、当該取得した刺激パターンにおける前記第１の光照射パターンに基づいて前記各光源から発する光の輝度を制御して当該第１の光照射パターンに基づく前記合成光を前記網膜に対して照射する制御を行った後、前記取得した刺激パターンにおける前記第２の光照射パターンに基づいて前記各光源から発する光の輝度を制御して当該第２の光照射パターンに基づく前記合成光を前記網膜に対して照射する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
前記制御手段は、前記メラノプシンを含む神経節細胞が独立して刺激する細胞として指定された場合、前記記憶手段から前記メラノプシンを含む神経節細胞に係る前記刺激パターンを取得し、当該取得した刺激パターンにおける前記第１の光照射パターンに基づいて前記各光源から発する光の輝度を制御して当該第１の光照射パターンに基づく前記合成光を前記網膜に対して照射する制御を行った後、前記取得した刺激パターンにおける前記第２の光照射パターンに基づいて前記各光源から発する光の輝度を制御して当該第２の光照射パターンに基づく前記合成光を前記網膜に対して照射する制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の光照射装置。
第５の波長領域に係る光を発する第５の光源を更に有し、
前記制御手段は、前記第１の光源、前記第２の光源、前記第３の光源及び前記第４の光源に加えて、更に前記第５の光源を制御して、網膜に存在する前記３種類の錐体細胞、前記メラノプシンを含む神経節細胞及びかん体細胞をそれぞれ独立して刺激するための前記合成光を前記網膜に対して照射する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
前記３種類の錐体細胞、メラノプシンを含む神経節細胞及びかん体細胞の各細胞を独立して刺激する際に用いられ、当該独立して刺激する細胞ごとに、前記各細胞の興奮度を定めた第１の光照射パターンと、当該第１の光照射パターンに対して前記独立して刺激する細胞のみの興奮度を変化させた第２の光照射パターンとが設定された刺激パターンを記憶する記憶手段を更に有し、
前記制御手段は、前記かん体細胞が独立して刺激する細胞として指定された場合、前記記憶手段から前記かん体細胞に係る前記刺激パターンを取得し、当該取得した刺激パターンにおける前記第１の光照射パターンに基づいて前記各光源から発する光の輝度を制御して当該第１の光照射パターンに基づく前記合成光を前記網膜に対して照射する制御を行った後、前記取得した刺激パターンにおける前記第２の光照射パターンに基づいて前記各光源から発する光の輝度を制御して当該第２の光照射パターンに基づく前記合成光を前記網膜に対して照射する制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の光照射装置。
前記３種類の錐体細胞は、３原色の光に刺激を受ける視細胞であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光照射装置。
表示手段を更に有し、
前記制御手段は、前記合成光の像を前記表示手段に表示することにより、前記合成光を前記網膜に対して照射する制御を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光照射装置。
前記第１の光源、前記第２の光源、前記第３の光源、前記第４の光源及び前記第５の光源として、発光ダイオードを用いることを特徴とする請求項４に記載の光照射装置。