JP2012028270A

JP2012028270A - 色覚障害者用照明システム

Info

Publication number: JP2012028270A
Application number: JP2010168620A
Authority: JP
Inventors: Ayako Tsukitani; 綾子槻谷; Naohiro Toda; 直宏戸田; Koki Noguchi; 公喜野口
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2012-02-09

Abstract

【課題】色覚障害者が緑から赤の波長域の色を識別しやすくするだけでなく、一般色覚者にとっても違和感の少ない色覚障害者用照明システムを提供する。
【解決手段】それぞれ特定の波長の光を発光する第１補助光源１および第２補助光源２と、第１補助光源１および第２補助光源２の光出力を制御する制御部３と、第１補助光源１の光出力を調整する第１光出力調整部４と、第２補助光源２の光出力を調整する第２光出力調整部５とを有する。第１補助光源１は５８０〜６００ｎｍの範囲内に発光波長を有し、第２補助光源は４７０〜４９０ｎｍの範囲内に発光波長を有しており、第１補助光源１からの光と第２補助光源２からの光との混色光が、ＤＵＶ＝±５の範囲内に収まるように、第１補助光源１および第２補助光源２の光出力を調整することにより、色覚障害者が緑から赤の波長域の色を識別しやすく、かつ一般色覚者にとっても違和感が少なくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の光源により色覚障害者の色の識別を支援する色覚障害者用照明システムに関するものである。

色覚障害は、３つの錐体の感度特性が一般色覚者と異なる異常３色覚障害、３錐体のいずれか１つが機能しない２色覚障害、錐体が多くとも１つしか機能しない１色覚障害とに分類される。色覚障害の大多数は２色覚障害であり、その中でも、赤錐体が機能しないか、もしくは緑錐体が機能しない障害がその大半を占める。赤視物質および緑視物質いずれの機能が失われても、赤から緑の波長域において色を識別が難しくなるという類似の症状であるため、赤緑色覚障害と総称される。

また、個々の色覚障害者はそれぞれの色覚特性によって識別が難しい波長域は異なっているが、一般的に赤緑色覚障害者は、黄緑から黄の波長域のある波長を中心にその短波長側の色と長波長側の色がほぼ同一に見えている。そのため、緑の波長域と赤の波長域との色の違い、および黄緑の波長域と黄の波長域との色の違いを識別することが困難となっている。

そこで、色覚障害者が識別の難しい波長域の色を識別しやすくなるように、特定の発光波長の光を出射する光源を用いる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、６３０ｎｍ付近に発光波長を有する赤色ＬＥＤと４７０ｎｍ付近に発光波長を有する青色ＬＥＤとを有する色覚障害者用照明システムが記載されている。赤色ＬＥＤの光から出射した光により、赤色ＬＥＤの発光波長域の赤錐体の相対感度を高めて、赤緑色覚障害者が赤から緑の波長域の色を識別しやすくしている。

特開２００８−０４７４６５号公報

しかし、６３０ｎｍ付近に発光波長を有する赤色ＬＥＤの光と４７０ｎｍ付近に発光波長を有する青色ＬＥＤの光との混色光は、各ＬＥＤの発光強度によって変化するがほぼマゼンタに着色された光となり、一般色覚者にとっては違和感のある照明になっている。

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、色覚障害者が緑から赤の波長域の色を識別しやすくするだけでなく、一般色覚者にとっても違和感の少ない色覚障害者用照明システムを提供することを目的とする。

本発明の色覚障害者用照明システムは、赤錐体または緑錐体と青錐体との刺激値の差の波長に対する変化率が規定値以内であるような波長域のうち長波長側の波長を発光波長とする第１補助光源と、色相環において前記第１補助光源の光色と相対する位置付近の光色の波長を発光波長とする第２補助光源と、前記第１補助光源から出射される光と前記第２補助光源から出射される光との混色光が黒体軌跡に沿って所定の幅で設定されている許容領域内の光色となるように、第１補助光源の光出力および第２補助光源の光出力を制御する制御部とを有することを特徴とする。

この色覚障害者用照明システムにおいて、第１補助光源および第２補助光源の光出力をそれぞれ調整するように制御部に指示を与える光出力調整部を有することが望ましい。

この色覚障害者用照明システムにおいて、光出力調整部は、第１補助光源の光出力と第２補助光源の光出力とを連動させて調整するように制御部に指示を与えることがより望ましい。

この色覚障害者用照明システムにおいて、光出力調整部が第１補助光源もしくは第２補助光源いずれか一方の光出力を調整したとき、他方の光出力を導出し制御部に指示を与える演算部を有することがより望ましい。

この色覚障害者用照明システムにおいて、第１補助光源および第２補助光源とは別にさらに白色光源を有し、白色光源から出射される光と第１補助光源から出射される光と第２補助光源から出射される光との混色光が、許容領域内の光色となるように、第１補助光源の光出力および第２補助光源の光出力を制御することがより望ましい。

この色覚障害者用照明システムにおいて、周囲の環境光の光色を検出するセンサ部を有し、制御部は、第１補助光源から出射される光と第２補助光源から出射される光との混色光の光色とセンサ部により検出した環境光の光色との色差を減少させるように、第１補助光源の光出力および第２補助光源の光出力を制御することがより望ましい。

この色覚障害者用照明システムにおいて、第１補助光源は５８０〜６００ｎｍの範囲内に発光波長を有し、第２補助光源は４７０〜４９０ｎｍの範囲内に発光波長を有することがより望ましい。

この色覚障害者用照明システムにおいて、許容領域は、ＵＣＳ色度図においてＤＵＶが±５の範囲になる領域であることがより望ましい。

本発明の構成によれば、赤緑色覚障害者が緑から赤の波長域の色を識別しやすくなり、かつ一般色覚者の違和感も少なくなるという利点がある。

（ａ）は実施形態１のブロック図、（ｂ）は同上の動作例を示すｘｙ色度図である。（ａ）は一般色覚者の感度特性図、（ｂ）は緑錐体を欠く場合の感度特性図である。実施形態１で用いられる第１補助光源および第２補助光源の発光スペクトルを表す図である。（ａ）は補助光源の構成図、（ｂ）は白色光源と補助光源との配置例を示す構成図、（ｃ）は白色光源と補助光源との配置例を示す構成図である。色覚障害者用照明システムの構成例を示す斜視図である。操作部の構成例を示す図である。色覚障害者用照明システムの他の構成例を示す斜視図である。実施形態２のブロック図である。実施形態３のブロック図である。（ａ）は光出力を調整した第１補助光源および第２補助光源の発光スペクトルを表す図、（ｂ）は白色光源の発光スペクトルを表す図、（ｃ）は白色光源、第１補助光源および第２補助光源を組合わせた発光スペクトルを表す図である。実施形態３と特許文献１に記載された発明との結果を比較した図である。実施形態４のブロック図である。

（実施形態１）
本実施形態は、図１（ａ）に示すように、それぞれ特定の波長の光を発光する第１補助光源１および第２補助光源２と、第１補助光源１および第２補助光源２の光出力を調整し制御する制御部３、第１光出力調整部４、および第２光出力調整部５とを有する。

第１光出力調整部４および第２光出力調整部５は、第１補助光源１および第２補助光源２を操作するための操作部６（図６参照）を備えており、操作部６からの入力に応じて第１補助光源１および第２補助光源２の光出力を調整する指示を制御部３へ与える。上記の第１光出力調整部４および第２光出力調整部５からの指示により、制御部３は第１補助光源１および第２補助光源２の光出力を制御する。操作部６の詳細については後述する。

図２（ａ）は、一般色覚者の３つの錐体の相対的な感度を示す感度特性図である。横軸は光の波長を示し、縦軸を対数軸として各錐体の相対的な刺激値を示している。青錐体の感度は、４４０ｎｍ付近にピークを有している。赤錐体の感度は、５６０ｎｍ付近にピークを有している。また、緑錐体の感度は、５３０ｎｍ付近にピークを有している。

図２（ｂ）は、赤緑色覚障害者のうち緑錐体を欠いた人の相対的な感度を示す感度特性図である。横軸は光の波長を示し、縦軸を対数軸として各錐体の相対的な刺激値を示している。図２（ｂ）に示すように緑錐体を欠いた場合でも、青錐体および赤錐体の感度の差を利用して、大部分の波長の光の違いを識別することができる。しかし、青錐体および赤錐体の感度の比が同じようになってしまう波長（図２（ｂ）参照）は、同じような色として認識され、このような波長間では混同が生じてしまう。

上記の混同は、黄緑から黄の波長域のある波長を中心にその短波長側の色と長波長側の色との間で生じる。そのため、緑の波長域と赤の波長域との色の違い、および黄緑の波長域と黄の波長域との色の違いを識別することが困難となっている。また、赤緑色覚障害者のうち赤錐体を欠いた人でも、青錐体および緑錐体の感度によって、同様の混同が生じる。

上記の混同を生じやすい波長域の色の識別をしやすくするために、第１補助光源１は、赤錐体と青錐体との刺激値の差の波長に対する変化率が他の波長域より小さい（すなわち、規定値以内である）波長域のうち長波長側の波長を発光波長としている。第１補助光源１からの光により赤錐体の相対的な感度を大きくし、赤錐体と青錐体との感度の差を大きくして色の違いを識別しやすくする。

ただし、第１補助光源１のみを用いた場合、第１補助光源１の光色により着色されてしまう。そこで第２補助光源２は、第１補助光源の光色と補色に近い関係になるような色の波長を発光波長としている。この第２補助光源２により、第１補助光源１からの光と第２補助光源２からの光との混色光の光色を一般的に使用される光源の光色に近づける。

上記の第１補助光源１および第２補助光源２それぞれの条件を満たすには、第１補助光源１においては５８０〜６００ｎｍの範囲内に発光波長を有し、第２補助光源においては４７０〜４９０ｎｍの範囲内に発光波長を有することが望ましい。

そこで、本実施形態では、上記の波長の条件を満たすように、第１補助光源１として発光波長が約５９０ｎｍである光源、および第２補助光源２として発光波長が約４８０ｎｍである光源をそれぞれ用いている。図３は、本実施形態の第１補助光源１および第２補助光源２の発光スペクトルを示しており、横軸は光の波長を示し、縦軸は光の相対強度を示している。図３中の破線で示される部分が、第１補助光源１の発光スペクトルであり、図３中の実線で示される部分が、第２補助光源２の発光スペクトルである。

一方、図１（ｂ）はｘｙ色度図を示しており、第１補助光源１からの光と第２補助光源２からの光との混色光の座標点は、第１補助光源１の座標点と第２補助光源２の座標点とを結ぶ直線上の点となる。上記の混色光の座標点は、第１補助光源１からの光の相対強度を強くすると、第１補助光源１の座標点に接近する方向へ移動し、第２補助光源２からの光の相対強度を強くすると、第２補助光源２の座標点に接近する方向へ移動する。

また、ｘｙ色度図の座標略中央部には、黒体軌跡７が示されている。図１（ｂ）に示すような黒体軌跡７に沿って所定の幅で設定されている許容領域８の範囲内の光色は、一般的に使用される光源と近い光色となる。そのため、第１補助光源１からの光と第２補助光源２からの光との混色光の座標点が、黒体軌跡７に沿って所定の幅で設定されている許容領域８の範囲内にあれば、第１補助光源１からの光と第２補助光源２からの光との混色光の光色は、一般色覚者にとって違和感の少ない光色となる。

本実施形態では、許容領域８をＤＵＶ＝±５の間の範囲としている。ＤＵＶの定義・計算方法はＪＩＳＺ８７２５によるものとする。一般に、光色がＤＵＶ＝±５の範囲内にある場合、一般色覚者にとっても違和感の少ない光色になると言われている。そのため、本実施形態では、第１補助光源１からの光と第２補助光源２からの光との混色光の座標点が、図１（ｂ）の破線で表した２本の曲線の間の範囲内に収まるように、第１補助光源１および第２補助光源２の光出力をそれぞれ調整する。本実施形態では許容領域８をＤＵＶ＝±５の間の範囲としたが、他の条件を許容領域８とすることを妨げない。

図４（ａ）は、第１補助光源１および第２補助光源２の構成の一例を示している。この例では、発光面が矩形であり、各辺に沿って複数個の第１補助光源１および複数個の第２補助光源２が等間隔に配置され、第１補助光源と第２補助光源とが互いに隣り合うように配列してある。また、発光面の形状は、円形やそれ以外の多角形でもよく、平面に限らず半球など立体的形状でもよい。ただし、実際には第１補助光源１および第２補助光源２だけでは光量が足りない場合があるので、白色の光を出射する白色光源９も光源として用いることが望ましい。第１補助光源１、第２補助光源２、および白色光源９として用いる光源は、ＬＥＤ、蛍光灯などの放電灯など種類は問わない。

図５は、色覚障害者用照明システムを実現する方法を例示している。白色光源９に隣接して配置されている補助光源１０は、第１補助光源１および第２補助光源２で構成されており、図４（ａ）に示すように第１補助光源１および第２補助光源２が均等に配置されている形態が望ましい。また、図４（ｂ）のように白色光源９と補助光源１０とを組み合わせて、複数個の白色光源９、複数個の第１補助光源１および複数個の第２補助光源２を均等に配置した形態でもよい。他にも、図４（ｃ）のように円形の白色光源９の周囲に複数個の第１補助光源１および複数個の第２補助光源２が等しい割合でなるべく異なる光源と隣り合うように配置された形態でもよい。

図５に示す色覚障害者用照明システムにおいては、操作部６が露出した操作ボックス１１が設けられており、操作ボックス１１の内部には第１光出力調整部４、第２光出力調整部５、および制御部３が収納されている。

ここで、操作部６の構成を図６に例示する。図６（ａ）は、レバーのような形状のつまみ１２を有しており、つまみ１２を上下に移動させることで光出力を調整する。図６（ｂ）は、上下ボタン１３を有しており、上下ボタン１３をそれぞれ押下することで光出力を調整する。図６（ｃ）は、段階数に応じた数のボタン１４を有しており、ボタン１４を選択して押下することで光出力を段階調整する。図６（ｄ）はボリュームつまみ１５を有しており、ボリュームつまみ１５を回転させることで光出力を調整する。また、使用頻度の高い光出力をワンタッチで再現するプリセット機能用ボタン１６を有してもよい。図６（ｅ）は、数字キー１７と数値表示画面１８を有し、光出力を数値で入力し調整する。上記パターンは例示であり、上記以外の構成、またはこれらの組み合わせにより操作部６を構成することを妨げない。

また、図５の構成は例示であり、図７に示すようなスタンド照明の形態でもよい。ここでは補助光源１０のみを用いた例を示している。

（実施形態２）
実施形態１においては、第１補助光源１および第２補助光源２をそれぞれ独立して調整していた。本実施形態においては、図８に示すように、第１光出力調整部４および第２光出力調整部５に代えて光出力調整部１９を用いており、第１補助光源１と第２補助光源２との一方の光出力から他方の光出力を演算により導出する演算部２０（図５参照）を備えている点が、実施形態１と相違する。

光出力調整部１９は、第１補助光源１もしくは第２補助光源２いずれか一方の光出力を調整する機能を有し、第１補助光源１もしくは第２補助光源２を操作するための操作部６を有する。また、第１補助光源および第２補助光源のいずれの光出力を調整するかの選択は適宜の方法により実現される。

演算部２０は、マイコン等で実現され、第１補助光源１および第２補助光源２のうち調整された方の光出力に応じて、第１補助光源１からの光と第２補助光源２からの光との混色光が、許容領域８の範囲内の光色となるように他方の光出力を導出し制御部３へ指示を与える。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

（実施形態３）
実施形態２において、制御部３は第１補助光源１および第２補助光源２を制御していた。本実施形態においては、図９に示すように、制御部３の制御対象としてさらに白色光源９を追加し、白色光源９の光出力を調整する操作部６を有する第３光出力調整部２１を備えている点が、実施形態２と相違する。本実施形態の演算部２０は、白色光源９からの光と第１補助光源１からの光と第２補助光源２からの光との混色光が、許容領域８の範囲内の光色となるように演算を行い制御部３へ指示を与える。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

図１０は、本実施形態で用いられる第１補助光源１、第２補助光源２、および白色光源９の混色の例を示している。本実施形態では、白色光源９として紫外線吸収膜付演色ＡＡＡ電球色の蛍光灯を用いている。図１０（ａ）は、白色光源９の発光スペクトルを示しており、横軸は光の波長を示し、縦軸は光の相対強度を示している。図１０（ｂ）は、図３に示す第１補助光源１および第２補助光源２の発光スペクトルを図１０（ａ）との混色光が許容領域８の範囲内の光色となるように、第１補助光源１および第２補助光源２の光出力を調整した発光スペクトルを示している。本実施形態では、第１補助光源１と第２補助光源２との発光強度比は、６：１に調整されている。図１０（ｂ）の発光スペクトルにおける、第１補助光源１からの光と第２補助光源２からの光との混色光の色温度は１８１２Ｋ、ＤＵＶ＝−４．４７である。

図１０（ｃ）は、白色光源９からの光と第１補助光源１からの光と第２補助光源２からの光との混色光の発光スペクトルを示している。図１０（ｃ）に示すように、白色光源９からの光と第１補助光源１からの光と第２補助光源２からの光とを混合した光の発光スペクトルは、５９０ｎｍ付近に発光ピークを有するような発光スペクトルになっている。

図１１は、図１０（ａ）の白色光源９を用いた場合の特許文献１の混色結果と上記例の結果との比較を示している。特許文献１の２つの補助光源が、約６３０ｎｍと約４７０ｎｍとにそれぞれ発光ピークを有する場合を比較対象としている。また２つの補助光源の発光強度の比は上記例と同様に６：１とする。図１１に示すように、本実施形態での白色光源９からの光と２つの補助光源からの光との混色光は、色温度は２５９６Ｋ、ＤＵＶ＝−３．８５であり、ＤＵＶ＝±５の範囲内の光色となっている。一方で、特許文献１では色温度は２５５７Ｋ、ＤＵＶ＝−１１．１６であり、ＤＵＶ＝±５の範囲内の光色とはなっていない。

（実施形態４）
実施形態２においては、第１補助光源１からの光と第２補助光源２からの光との混色光のみを対象に第１補助光源１および第２補助光源２の光出力を調整していた。本実施形態においては、図１２に示すように、周囲の環境光を検出するセンサ部２２（図５参照）を有し、周囲の環境光を考慮して第１補助光源１および第２補助光源２の光出力を調整する点が、実施形態２と相違する。

センサ部２２はフォトダイオードなどにより実現され、周囲の環境光の光色を検出する。本実施形態の演算部２０は、検出した環境光の光色と第１補助光源１からの光と第２補助光源２からの光との混色光の光色との色差を減少させるように第１補助光源１および第２補助光源２の光出力を導出し制御部３へ指示を与える。これにより、環境光のみが照射されている箇所と環境光および両補助光源からの光の混色光が照射されている箇所との色のムラが生じるのを防止できる。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

１第１補助光源
２第２補助光源
３制御部
９白色光源
１９光出力調整部
２０演算部
２２センサ部

Claims

赤錐体または緑錐体と青錐体との刺激値の差の波長に対する変化率が規定値以内であるような波長域のうち長波長側の波長を発光波長とする第１補助光源と、色相環において前記第１補助光源の光色と相対する位置付近の光色の波長を発光波長とする第２補助光源と、前記第１補助光源から出射される光と前記第２補助光源から出射される光との混色光が黒体軌跡に沿って所定の幅で設定されている許容領域内の光色となるように、前記第１補助光源の光出力および前記第２補助光源の光出力を制御する制御部とを有することを特徴とする色覚障害者用照明システム。
前記第１補助光源および前記第２補助光源の光出力をそれぞれ調整するように前記制御部に指示を与える光出力調整部を有する請求項１記載の色覚障害者用照明システム。
前記光出力調整部は、前記第１補助光源の光出力と前記第２補助光源の光出力とを連動させて調整するように前記制御部に指示を与えることを特徴とする請求項２記載の色覚障害者用照明システム。
前記光出力調整部が前記第１補助光源もしくは前記第２補助光源いずれか一方の光出力を調整したとき、他方の光出力を導出し前記制御部に指示を与える演算部を有することを特徴とする請求項３記載の色覚障害者用照明システム。
前記第１補助光源および前記第２補助光源とは別にさらに白色光源を有し、前記白色光源から出射される光と前記第１補助光源から出射される光と前記第２補助光源から出射される光との混色光が、前記許容領域内の光色となるように、前記第１補助光源の光出力および前記第２補助光源の光出力を制御することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の色覚障害者用照明システム。
周囲の環境光の光色を検出するセンサ部を有し、前記制御部は、前記第１補助光源から出射される光と前記第２補助光源から出射される光との混色光の光色と前記センサ部により検出した前記環境光の光色との色差を減少させるように、前記第１補助光源の光出力および前記第２補助光源の光出力を制御することを特徴とする請求項１記載の色覚障害者用照明システム。
前記第１補助光源は５８０〜６００ｎｍの範囲内に発光波長を有し、前記第２補助光源は４７０〜４９０ｎｍの範囲内に発光波長を有することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の色覚障害者用照明システム。
前記許容領域は、ＵＣＳ色度図においてＤＵＶが±５の範囲になる領域であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の色覚障害者用照明システム。