JP2013128649A

JP2013128649A - 環境最適化装置

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Publication number: JP2013128649A
Application number: JP2011279606A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Toi; 武司戸井; Tetsuhiko Arimitsu; 哲彦有光
Original assignee: Chuo University
Current assignee: Chuo University
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2013-07-04

Abstract

【課題】人の活動空間を目的に応じて最適化する環境最適化装置を提供することを目的とする。
【解決手段】所定空間の環境情報を検知する環境情報検知手段と、所定空間内において人が快適と感じる情報が記憶されたデータマップと、環境情報に変化を与える環境変化付与手段と、環境情報検知手段により検知された環境情報と、データマップとを比較し、環境情報とデータマップとの差に基づいて環境変化付与手段を制御する環境制御手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、環境最適化装置に関し、特に、人の生活環境を目的に応じて最適化する環境最適化装置に関する。

従来、人の活動空間における音環境は、活動する人に対して様々な影響を与えることが知られている。音環境は、人の聴覚からときに心理的、生理的な不快感（以下ストレス）を与え、さらには、適切であった音環境が日々の心理状態によっては、ストレスとなってしまう場合がある。逆に、音環境を適切に選ぶことで、心理的、生理的な心地よさを与えることも可能となる。そこで、住宅、自動車、病院やオフィスなどの空間では、空間内における人のストレスを低減するために、空間が目的に適した音環境となるように、空間に機能を付与したスマートサウンドスペースの形成が提案されている。また、空間内において人が感じるストレスは、音環境のみならず空間の色環境によっても影響を与えることが知られている。

特開２００２−３２３８９８号公報

しかしながら、人は、聴覚から得られる音環境と視覚から得られる色環境との間の相関に差が生じた場合にストレスを感じてしまう。例えば、金属を叩いたときの放射音が、プラスチックを叩いたときの音であった場合、人は無意識の中でストレスを感じ、金属を叩いたときの放射音が、人の期待通りの金属音であった場合にはストレスを感じることはない。つまり、人には、視覚から得た色情報と聴覚から得た音情報との間に無意識の中で、ある種の相関を期待し、この相関に合致しない場合には、ストレスを感じることになる。
よって、スマートサウンドスペースの形成において、音環境と色環境とを独立的に適用して、人にストレスを感じさせない空間を形成したとしても、音環境と色環境との感覚のずれに起因してストレスを感じることになる。

そこで、本発明は上記課題を解決すべく、人の活動空間を目的に応じて最適化する環境最適化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の環境最適化装置の構成として、所定空間の環境情報を検知する環境情報検知手段と、所定空間内において人が快適と感じる情報が記憶されたデータマップと、環境情報に変化を与える環境変化付与手段と、環境情報検知手段により検知された環境情報と、データマップとを比較し、環境情報とデータマップとの差に基づいて環境変化付与手段を制御する環境制御手段とを備える構成とした。
本構成によれば、人が快適と感じる最適環境情報が記憶されたデータマップに基づいて人を包囲する空間の環境を環境変化付与手段により変化を与えることができるので、空間内における人のストレスを解放することができる。
また、上記課題を解決するための環境最適化装置の他の構成として、環境情報は所定空間における音情報及び色情報である構成とした。
本構成によれば、空間内における人は、視覚及び聴覚から入力される色情報及び音情報からストレスを感じるため、人が快適と感じる所定空間を最適なものとするためには、音情報及び色情報を検知し、この音情報及び色情報に基づいて環境を変化させることで、人が快適と感じる環境を提供することができる。
また、上記課題を解決するための環境最適化装置の他の構成として、環境最適化装置は、所定空間内における人の生体情報を検知する生体情報検知手段をさらに備え、環境制御手段は、生体情報検知手段により検知された生体情報と、前記環境情報とに基づいて前記環境変化付与手段を制御する構成とした。
本構成によれば、生体情報検知手段により検知された生体情報と、環境情報とに基づいて環境制御手段が環境変化付与手段を制御するので、人が快適となるように環境を最適化することができる。
また、上記課題を解決するための環境最適化装置の他の構成として、生体情報検知手段は、唾液に含まれるアミラーゼの分泌量に基づいて生体情報を取得する構成とした。
本構成によれば、人が不快を感じたときのストレスを正確、かつ応答良く検出することができる。

本発明に係る環境最適化装置の構成図である。色空間を示す概念図である。アミラーゼの分泌量の変化を示す図である。試験片の固有周波数に対する木材の色情報を順に示した図である。異なる音情報を付加したときのアミラーゼの増加率を示す図である。ハイスコアを出した被験者の毎分の心拍数を示すグラフである。全被験者における一問あたりの回答時間の変化の平均を示すグラフである。異なる音条件下での正答数の比較を示すグラフである。本発明に係る環境制御装置の制御動作を示すフローチャートである。本発明に係る環境制御装置の他の制御動作を示すフローチャートである。本発明に係る環境最適化装置の他の形態の構成図である。本発明に係る環境制御装置の他の形態の制御動作を示すフローチャートである。本発明に係る環境最適化装置の他の形態の構成図である。本発明に係る環境制御装置の他の形態の制御動作を示すフローチャートである。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

実施形態１
図１は、本発明に係る環境最適化装置１の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、環境最適化装置１は、人が活動する所定の空間の環境情報を検知する環境情報検知手段２０と、空間内にいる人が快適に感じる最適環境情報が記憶されたデータマップ１２０と、所定の空間の環境情報に変化を与える環境変化付与手段３０と、環境情報検知手段２０により検知された環境情報と、データマップ１２０とを比較し、環境情報とデータマップ１２０との間に差に基づいて環境変化付与手段３０を制御する環境最適化制御手段１００とを備える。

環境情報検知手段２０は、視覚情報検知手段２１と、聴覚情報検知手段２２とを備える。
視覚情報検知手段２１は、人が活動可能な空間を形成する構造物（以下、単に構造物という）、例えば家屋の壁面、床面、天井等の色環境を人の視覚が取得する色情報として数値化して検知するものである。視覚情報検知手段２１としては、対象物の色を直接測定する測色計や、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮影装置を適用可能であるが、本実施形態において視覚情報検知手段２１は、測色計であるものとして説明する。

測色計は、構造物の色情報を直接測定し、測定対象の色情報を数値化されたデータとして検知する。例えば家屋の壁面、床面、天井等の色情報は、見る人の色彩感覚や錯覚により異なるため、客観的な正確な色情報の取得が必要となる。そこで、測色計で色情報を検知する場合には、正面反射光を除去して拡散反射光を検出する。即ち、人が視覚から認識する色情報は、対象物から反射した拡散反射光により認識されるため、測色計で対象物の色情報を検知するときに人の目が対象物を見たときと同じ状態の拡散反射光により色情報を検知するようにした。
測色計によって検知された色情報は、環境最適化制御手段１００に出力される。なお、測色計による測定では、点領域で対象物の色を測定するため、測定対象の複数箇所を測定することで正確な色情報の取得が可能となる。

なお、デジタルカメラ等の撮影装置を用いる場合は、構造物の表面を撮影し、部屋内の色環境を画像データとして撮影し、この画像データに基づいて色環境を画像処理することにより所定の大きさの色成分に分割して色情報として検知する。

聴覚情報検知手段２２は、人の聴覚により取得される音情報を数値化したデータとして取得する。聴覚情報検知手段２２には、例えばマイクを用い、空間内の音情報を取得する。音情報の例としては所定の空間内に設置された空調機器による機械的な騒音や空調機器から吹き出される風の音等が挙げられる。マイクにより取得された音情報は、色情報と同様に環境最適化制御手段１００に出力される。

環境最適化制御手段１００は、例えば、コンピュータであって、所定の空間の環境を変化させるための演算処理を実行する演算処理手段としてのＣＰＵ、最適化環境情報に含まれる部屋の環境を変化させる情報（データマップ１２０）を記憶する記憶手段としてのＲＯＭ，ＲＡＭ及びＨＤＤ、所定の空間の環境を変化させるための環境変化付与手段３０に制御信号を出力する通信手段としてのインターフェースを含み、記憶手段に格納されたプログラムに基づいて環境変化付与手段３０の動作を制御する。

環境最適化制御手段１００は、情報入力手段１００Ａと、情報処理手段１００Ｂと、補正演算手段１００Ｃと、環境制御手段１００Ｄとを備える。
情報入力手段１００Ａは、視覚情報検知手段２１により検知された色情報が入力される色情報入力部１０３と、聴覚情報検知手段２２により検知された音情報が入力される音情報入力部１０５とを有する。
色情報入力部１０３と音情報入力部１０５とは、環境最適化制御手段１００のインターフェースであって、視覚情報検知手段２１や聴覚情報検知手段２２と無線又は有線で接続される。

情報処理手段１００Ｂは、色情報入力部１０３に入力された色情報を処理して色環境の補正の要否を判定する色情報処理部１０４と、音情報入力部１０５に入力された音情報を処理して音環境の補正の要否を判定する音情報処理部１０８とを有する。
色情報処理部１０４は、色情報を図２に示すようなＬ＊ａ＊ｂ＊で示す色空間に分解する。なお、色空間は、上記Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間に限らず、ＨＳＶ空間、ＲＧＢ空間であっても良い。
色空間に分解された色情報は、記憶手段に記憶された後述のデータマップ１２０と比較され、色情報の補正の要否が判定される。例えば、データマップ１２０に記憶された色情報と、検知された色情報との差が閾値以上のときには補正要と判定し、データマップ１２０に記憶された色情報と、検知された色情報との差が閾値よりも小さいときには補正不要と判定する。

音情報処理部１０８は、音情報入力部１０５に入力された音情報をフィルタリング処理することで、音情報を音空間に分解する。音空間に分解とは、音情報を構成する音成分を所定の成分毎に分解することを意味する。音空間に分解された音情報は、記憶手段に記憶された後述のデータマップ１２０と比較され、音情報の補正の要否が判定される。例えば、データマップ１２０に記憶された音情報と、検知された音情報との差が閾値以上のときには補正要と判定し、データマップ１２０に記憶された音情報と、検知された音情報との差が閾値よりも小さいときには補正不要と判定する。
なお、情報処理手段１００Ｂは、色情報処理部１０４により色情報の補正の要否と、音情報処理部１０８により音情報の補正の要否の両方の場合についての判定を行うが、本実施形態では、色情報の要否に関わらず、視覚情報検知手段２１により検知された色情報を基準として音情報の一方のみに補正を実施するものとして説明する。

補正演算手段１００Ｃは、補正情報生成部１１１を有し、色情報処理部１０４により補正要と判定されたときに、記憶手段からデータマップ１２０を読み出し、データマップ１２０に参照して、音情報や色情報を補正する補正信号を生成する。
具体的には、色情報に基づいて、聴覚情報検知手段２２により検知された音情報をＳｈｅｌｆフィルタ、ＬｏｗＰａｓｓフィルタ、ＨｉｇｈＰａｓｓフィルタ等の各種フィルタにより周波数変換を実行する。また、記憶手段に予め音楽や所定のリズム音を記憶させて音情報に変化を与えるようにしても良い。

以下、補正演算手段１００Ｃで用いるデータマップ１２０について説明する。
補正情報生成部１１１において参照されるデータマップ１２０は、記憶手段に記憶され、色情報、音情報の環境情報に対する人の生体反応を紐付けしたものである。具体的には、データマップ１２０は、人が快適と感じる（ストレスを感じない）ときの色環境と音環境の組み合わせや、人が不快と感じる（ストレスを感じる）ときの色環境と音環境の組み合わせをデータ化したものである。なお、人の生体反応とは、人が視覚や聴覚から受けたストレスの有無の状態を意味する。

以下、データマップ１２０の作成方法について説明する。
人の感じるストレスは、コルチゾールの分泌量、唾液に含まれるアミラーゼの分泌量、心拍等により測定することができる。ストレスの検出には、コルチゾールの分泌量を評価指標として用いることも可能であるが、唾液に含まれるアミラーゼの分泌量の変化は、コルチゾールの分泌量の変化よりも、ストレスに対する反応応答が良い。そこで、本実施形態では、唾液に含まれるアミラーゼの分泌量を測定することで色環境と音環境に対するストレスのデータマップ１２０を作成している。

人は、対象物に接したときの視覚と聴覚との対応関係において“ずれ”が生じるとストレス反応を生じる。そこで、“ずれ”を定量的なものとするために、人が、視覚や聴覚により取得する音情報と色情報との印象ずれにより生じるストレスを唾液に含まれるアミラーゼの分泌量により測定する。

本実施形態において、データマップ１２０を作成するためのデータの収集は、無照明の防音室内で行う。防音室内には、被験者に対して色情報を提供するディスプレイと、音情報を提供するヘッドフォンとを設ける。ディスプレイには、３原色を含む６種の色情報を色相環に従って赤→黄→緑→水色→青→紫の順に表示する。ヘッドフォンからは、任意素材の木材ドアをノックしたときのノック音を連続的に発する参照音を用いた。

まず、被験者に対して参照音（ノック音）を聞かせながら、ディスプレイ上に色彩を順に表示して参照音に最もふさわしい色彩色（以下最適色）と、最もふさわしくない色彩色（以下不適色）とを選択させる。
次に、防音室内において被験者が選択した最適色と不適色とを交互にディスプレイ上に表示し、所定時間経過後に、最適色を表示しながら参照音を聞かせたときのアミラーゼの分泌量と、不適色を表示しながら参照音を試聴させたときのアミラーゼの分泌量を測定する。その結果を図３に示す。

図３に示すように、最適色を表示しながら参照音を聞かせたときのアミラーゼの分泌量と、不適色を表示しながら参照音を試聴させたときのアミラーゼの分泌量との間には明確な変化が表れることから、最適色と参照音との関係，不適音と参照音との関係から色情報及び音情報とストレスの関係を示す一つのデータマップ１２０が作成される。

次に、視認される対象物の素材そのものの有する色及び音との関係、換言すると、視覚により認識された色に対して人が期待する音との関係の色音対応データを作成する。対象物を認識したときの人の視覚と聴覚との間には無意識の中の相関があり、対象物の色彩に対して聴覚から入力される音情報とが一致したときにストレスを感じず、異なるときにストレスを感じる。
そこで、本実施形態では、一例として所定の空間を形成する壁面や家具に採用される木目調のデザインの色情報と音情報との対応関係を示す色音対応データの作成方法について説明する。天然素材の木材の表面に表れる木目色を色情報とし、この木材を叩いたときの放射音を音情報として、色情報と音情報の相関を調べて、人がストレスを感じるときの感覚のズレについて調べる。

天然素材には、異なる種類の木材から２５０〜９９６ｋｇ/ｍ^３の異なる密度の２２種類を試験片として用意し、所定サイズ、例えば葉書サイズに切り出して試験片を作成し、この試験片を所定の方法で叩き、音情報を取得して木材の色情報と音情報との関係を取得して色音対応データを作成する。
まず、試験片の色情報を取得するために、各試験片の色彩を測色計により測定する。試験片は木目調であるので、試験片の中心及び対角４点の計５点で色情報を測定した。次に、音情報を取得するために、試験片である木材をインパクトハンマにより所定の衝撃を加えて、木材から発せられる放射音をマイクにより取得し、放射音の最大振幅となるときの周波数を代表周波数（固有周波数）として取得する。

図４は、試験片をインパクトハンマで叩いたときのノック音の固有周波数に対する木材の色情報を順にまとめたものである。木目調のデザインにおいて、明度及び色度（特に赤色味）が放射音の固有周波数に対して比例している。つまり、色情報のうち、特に明度が固有周波数に対して大きな相関があり、明度の次に色度が固有周波数に対して相関があることを示している。

よって、表面が木目調の壁面に対して室内の照明色を暖色系の色（黄色）から白色の昼光色に変化させたときに、唾液に含まれるアミラーゼの分泌量を調べることで色情報におけるストレスの度合いをデータマップ化することができる。
また、壁面に木目調のデザインが採用された空間内において、壁面を叩いたときや壁面から反射する音を高い音から低い音へと変化させたときの唾液に含まれるアミラーゼの分泌量を調べることで、木目調の場合の色情報に対する音情報のストレスの度合いから色情報と音情報との関係をデータマップ化することができる。

また、ストレスを取得する他の手段として心電図を用いる方法がある。心電図は、心臓から血液を送り出すときの心筋の収縮によって生じる微細な電気の発生が波形となって現れ、その波形の電気の強弱及び間隔に基づいてストレスを検知することができる。

そこで、心拍数によりストレスを検知する方法として単純計算などのストレスを与え、そのときの心電図を測定した。心電図により測定される正の電位によるピーク間隔は、安静時に心拍の揺らぎが大きいのに対し、集中時などのストレス環境においては心拍の揺らぎが小さくなる。この周期長をストレス状態と判定することができる。

また、心拍数と唾液に含まれるアミラーゼの分泌量とを比較することで、心拍数とストレスの関係を調べた。具体的には、被験者にテストストリップを３０秒間くわえさせて唾液を採取し、唾液アミラーゼ検出器において唾液中に含まれるアミラーゼの分泌量を測定する。また、被験者には、心拍数を測定するワイヤレスプローブを装着して心電図を取得した。なお、実験条件として、周囲の環境温度（室温）を２０°〜３０°の範囲に設定し、実験前１時間前からの食事を禁止し、実験５分前から水分の摂取を禁止した。

実験では、被験者に対して簡単な計算タスクを付与し、被験者を包囲する音環境が知的生産活動に対してどのような影響を及ぼすかどうかについて調べた。なお、知的生産活動とは、タスクの回答速度と回答精度により定義される。音環境には、２つの異なる環境を与える。実験は、２０歳代成人男性１２名に対して実施した。被験者には３分の間にコンピュータのモニターに表示された一桁の数字の足し算を１０キーから入力することで回答させるタスクを課した。本計算プログラムでは、回答応答時間を順次記録する。
計算タスク中には、常時心電図を測定し、休憩時間と作業時間の両方について終了時間３０秒前に唾液に含まれるアミラーゼの分泌量を測定した。
音環境には、無音状態と、音提示状態の２つの環境を付与した。音提示状態は、安静状態の心拍数６０ｂｐｍを代表値として、心拍数の距離が等しい４０ＢＰＭと８０ＢＰＭの和太鼓音を用意した。

図５は、タスクを実施しながら無音又は音提示したときの唾液に含まれるアミラーゼの分泌量の増加率を示したグラフである。なお、増加率の基準には安静時の唾液に含まれるアミラーゼの分泌量を適用した。図５に示すように、最もストレスが増加したのは、８０ＢＰＭの和太鼓音のときで、アミラーゼの分泌量が安静時の唾液に含まれるアミラーゼの分泌量よりも５０％以上増加した。８０ＢＰＭの和太鼓音と、無音や４０ＢＰＭの和太鼓音とでは、アミラーゼの分泌量に約３０％の差が見られた。

図６は、上記タスクにおいて、ハイスコアを出した被験者の毎分の心拍数である。図６に示すように、タスク中の毎分心拍数のダイナミックレンジは、安静時よりも変動が小さくなり、瞬時心拍は、音による影響を受けにくいものと思われる。

図７は、全被験者における一問あたりの回答時間の変化の平均である。
図７に示すように、無音状態では、タスク中の効率変化には大きな変化が見られない。
一方４０ＢＰＭの場合は、時間経過につれて回答効率に比較的大きな増加が確認できた。つまり、リズム音を提示することで、回答効率にプラスの効果が得られることを示している。
図８は、異なる音条件下での正答数の比較を示す。評価にあたり、上位５人のハイスコア群と、下位７人のロースコア群のスコアに応じた２つのグループに分けて比較を行った。当然のことながらハイスコア群はロースコア群に比べて相対的に高いスコアである。
また、無音状態と、音提示状態との違いを比較すると、ハイスコア群では、無音状態と音提示状態とにおいてスコアの差がほとんど見られないが、ロースコア群では、無音状態と音提示状態においてスコアに差が見られた。特に４０ＢＰＭの音提示状態では、無音状態のスコアに対して５％の向上が見られた。

以上から、安静時の毎分心拍数６０ＢＰＭよりも低いリズムの４０ＢＰＭのときに正答数と、回答効率とに効果が見られることが分かった。また、８０ＢＰＭの音提示状態では、ロースコア群においてスコアに向上が見られるが、この場合には、アミラーゼの分泌量も増加するためストレス状態となっているので、タスクの負荷とともに音情報も負荷となっていることが分かる。つまり、人に対して提示する音情報、ここでは、リズム音の速さにより心拍数の制御、即ちストレスを負荷したり、除荷したりすることが可能であることが分かった。

図１に再び戻り、入力手段１２１は、環境最適化制御手段１００に接続される。入力手段１２１には、例えばキーボード、マウス、タッチパネル、マイクによる音声認識、カメラ等による画像認識によりジェスチャー等により補正パラメータや制御情報を補正情報生成部１１１に入力するハードウェアが適用される。
表示手段１２２は、例えばモニターであって、入力手段１２１から入力された補正パラメータの変更や、現時点での補正に関する情報を表示する。

環境制御手段１００Ｄは、補正演算手段１００Ｃから出力される補正信号に基づいて環境変化付与手段３０の動作を制御する音環境制御部１１４と色環境制御部１１３とを備える。本実施形態では、補正制御手段から出力される補正信号は、音環境制御部１１４のみに出力されるものとする。

環境変化付与手段３０は、例えば空間内に設置されるスピーカ３１や光提示手段３２であって、環境最適化制御手段１００の音環境制御部１１４及び色環境制御部１１３と有線又は無線により接続される。環境変化付与手段３０は、補正情報生成部１１１により生成された補正信号に基づいてスピーカ３１から音を放出したり、光提示手段３２から制御された色彩を光として放出したりして、空間内の音情報や色情報に変化を与えて空間の環境を変化させる。
光提示手段３２はＬＥＤ照明装置、有機ＥＬ，ＬＣＤ等のフラットパネルディスプレイデバイス、その他の発光機器の適用が可能である。

図９は、空間内において色空間を基準として音情報に変化を付与する環境最適化装置１の補正処理のフローチャートを示す。まず、環境最適化装置１を起動する（Ｓ１０１）。次に、視覚情報検知手段２１により検知された色情報が入力される（Ｓ１０２）。次に、Ｓ１０２で入力された色情報を色情報処理部１０４において色空間に変換する（Ｓ１０３）。次に、色情報処理部１０４により変換された色空間が、色空間有意特徴クラスであるかどうか判定する（Ｓ１０４）。色空間有意特徴クラスとは、ノイズ成分を除外し、検知された色情報が分類可能であるか判定するために、所定の基準を設けて色空間をクラス分けしたもののうち、有意な色空間に分類されたものをいう。次に、Ｓ１０４により変換された色空間が色空間有意特徴クラスである場合、聴覚情報検知手段２２で検知された音情報を補正情報生成部１１１に入力する（Ｓ１０５）。次に、補正情報生成部１１１において、色情報と音情報と記憶手段に記憶されたデータマップ１２０に基づいて、音情報を補正する補正信号を生成する（Ｓ１０６）。次に、Ｓ１０６により生成された補正信号を音環境制御部１１４からスピーカ３１に対して出力して空間内に音を出力して終了する（Ｓ１０７）。

実施形態２
環境を最適化する他の形態として、音情報を変化させるスピーカ３１を動作させる形態に代えて、光提示手段３２により色情報を変化させることで環境を最適化するようにしても良い。
即ち、上述の実施形態では、環境情報検知手段２０により検知された色情報と音情報とのうち色情報を固定して音情報のみを変化させて、環境を最適化するように制御したが、本実施形態では、音情報を固定して色情報を変化させる点で異なる。環境最適化装置１の各構成についての説明は省略する。

本実施形態では、環境最適化装置１は、視覚情報検知手段２１と聴覚情報検知手段２２とにより検知された色情報と音情報のうち、色情報処理部１０４により色情報とデータマップ１２０とを比較判定した結果に基づいて色環境を制御する。色情報処理部１０４が、検知された色情報とデータマップ１２０とを比較して色情報に補正が必要と判定したときに、光提示手段３２を制御することで色情報に変化を与えて環境を最適化する。

図１０は、空間内において音空間を基準として色情報に変化を付与する環境最適化装置１の補正処理のフローチャートを示す。まず、環境最適化装置１を起動する（Ｓ２０１）。次に、聴覚情報検知手段２２により検知された音情報が入力される（Ｓ２０２）。次に、Ｓ２０２で入力された音情報を音情報処理部１０８において音空間に変換する（Ｓ２０３）。次に、音情報処理部１０８により変換された音空間が、音空間有意特徴クラスであるかどうか判定する（Ｓ２０４）。音空間有意特徴クラスとは、ノイズ成分を除外し、検知された音情報が分類可能であるか判定するために、所定の基準を設けて音空間をクラス分けしたもののうち、有意な音空間に分類されたものをいう。次に、Ｓ２０４により変換された音空間が音空間有意特徴クラスである場合、視覚情報検知手段２１で検知された色情報が補正情報生成部１１１に入力される（Ｓ２０５）。次に、補正情報生成部１１１において、色情報と音情報と記憶手段に記憶されたデータマップ１２０に基づいて、色情報を補正する補正信号を生成する（Ｓ２０６）。次に、Ｓ２０６により生成された補正信号を色環境制御部１１３から光提示手段３２に対して出力し、空間内に補正信号に含まれる色情報となる光を放出して終了する（Ｓ２０７）。

実施形態３
また、環境最適化装置１の他の形態として、空間内における人のストレスを直接測定し、当該ストレスと音情報及び色情報との関係により音情報の補正処理を行うようにしても良い。
即ち、上記実施形態では、視覚情報検知手段２１と聴覚情報検知手段２２とにより検知された色情報と音情報とをデータマップ１２０に参照させて、スピーカ３１や光提示手段３２の動作を制御して音情報に変化を付与したり、色情報に変化を付与することで環境を最適化するようにしたが、本実施形態では、空間内における人の生体情報（ストレス）を直接測定して、色情報や音情報に変化を付与する。

図１１は、本実施形態に係る環境最適化装置１の一例を示すブロック図である。なお、上記実施形態と同一部分については説明を省略する。
図１１に示に示すように、環境最適化装置１は、人の生体情報を検知する生体情報取得手段１０をさらに備え、生体情報取得手段１０により検知された生体情報が入力される生体情報入力部１０１と、入力された生体情報に基づいてストレスの有無を判定する生体情報処理部１０２と、生体情報処理部１０２によりストレス有りと判定されたときに、データマップ１２０を参照して、音情報と色情報との環境情報を変化させる必要の要否を判定する補正演算手段１００Ｃと、環境制御手段１００Ｄとを環境最適化制御手段１００に備える。

生体情報取得手段１０は、例えば、人の唾液に含まれるアミラーゼの分泌量を測定するアミラーゼ検出装置により構成される。本実施形態の環境最適化制御手段１００の記憶手段には、唾液に含まれるアミラーゼの分泌量をストレスの指標として作成されたデータマップ１２０が記憶されているため、空間内における人の唾液を採取し、唾液中に含まれるアミラーゼの分泌量を計測するアミラーゼ検出装置を適用した。アミラーゼ検出装置は、環境最適化制御手段１００と接続され、検出したアミラーゼの分泌量を環境最適化制御手段１００に出力する。なお、生体情報取得手段１０は、上記アミラーゼ検出装置に限らず、コルチゾール、心拍数を検出するものであっても良い。

生体情報入力部１０１は、生体情報取得手段１０と有線又は無線等により接続され、生体情報取得手段１０により取得された生体情報が入力される。生体情報入力部１０１に入力された生体情報は、生体情報処理部１０２に出力される。

生体情報処理部１０２は、取得されたアミラーゼの分泌量と、予め記憶手段に記憶された閾値とを比較してストレスの有無を比較判定処理する。なお、閾値は、ストレスとアミラーゼの分泌量の関係とに基づいて設定される。例えば、ストレスを感じていない平常時のアミラーゼの分泌量を閾値に設定する。

補正情報生成部１１１は、生体情報処理部１０２においてストレス有りと判定されたときに、ストレスと色情報と音情報との相関に基づいて作成されたデータマップ１２０に基づいて、ストレスがなくなるように音情報に変化を付与する補正信号を生成し、この補正信号を音環境制御部１１３に出力する。

図１２は、空間内において音情報を基準として色情報に変化を付与する環境最適化装置１の補正処理のフローチャートを示す。まず、環境最適化装置１を起動する（Ｓ３０１）。次に、視覚情報検知手段２１により検知された色情報を入力する（Ｓ３０２）。次に、Ｓ３０２で入力された色情報を色情報処理部１０４において色空間に変換する（Ｓ３０３）。次に、生体情報取得手段１０により検知された生体情報を入力する（Ｓ３０４）。次に、Ｓ３０２で入力されたアミラーゼの分泌量を生体情報処理部１０２によりストレス状態を演算する（Ｓ３０５）。次に、Ｓ３０５で演算されたストレス状態と閾値とを比較し、ストレスの有無を判定する（Ｓ３０６）。閾値よりもストレス状態が大きいときにストレス有りと判定してＳ３０７に移行し、閾値よりもストレス状態が小さいときにはストレスなしとしてＳ３０２に移行してストレスの有無の監視を継続する。Ｓ３０６においてストレス有りと判定された場合、聴覚情報検知手段２２により検知された音情報の読み出しを行う（Ｓ３０７）。次に、補正情報生成部１１１において、ストレス状態と色情報と音情報とをデータマップ１２０と比較して音情報を補正する補正信号を生成し、当該補正信号に基づき音環境制御部１１４により制御された所定の音をスピーカ３１から放出する（Ｓ３０８）。次に、入力手段１２１からの補正処理の終了指示の有無を判定し、終了指示が出力された場合は、Ｓ３１０に移行し、終了指示が未出力の場合には、Ｓ３０２に移行してストレスの有無の監視を継続する。

実施形態４
環境最適化装置１の他の形態として、空間における音環境及び色環境に基づいて空間を形成する構造物に変更を加えて環境を最適化するようにしても良い。
即ち、上記実施形態では、視覚情報検知手段２１と聴覚情報検知手段２２とにより検知された色情報と音情報とをデータマップ１２０に参照させて、スピーカ３１や光提示手段３２の動作を制御して音情報に変化を付与したり、色情報に変化を付与することで環境を最適化するようにしたが、本実施形態では、空間を形成する構造物に変化を付与する構造変更手段３３を環境変化付与手段３０に備え、視覚情報検知手段２１と聴覚情報検知手段２２とにより検知された色情報と音情報とをデータマップ１２０に参照させることで構造変更手段３３を制御して音環境を変化させる。
図１３は、本実施形態に係る環境最適化装置１の一例を示すブロック図である。なお、上記実施形態と同一部分については説明を省略する。
図１３に示すように、環境最適化装置１は、構造物の構造に変更を加える構造変更手段３３を備え、当該構造変更手段３３を制御する構造環境制御部１１２を環境制御手段１００Ｄに備える。また、環境最適化制御手段１００の記憶手段には、検知した音情報及び色情報に基づいて空間の構造物に変化を加えるための構造変更データを記憶させておく。本実施形態における構造変更データは、例えば空間の容積と音の反響状態の変化とが紐付けされたものである。
なお、本実施形態では、前述の生体情報取得手段１０に係る構成を備えていないものとして説明するが、生体情報取得手段１０を備えた構成としても良い。

本実施形態において、構造物は居住空間を形成する家屋であるとして説明する。
家屋における天井は、様々な部材により構成される。例えば、天井を支持するための梁、梁に固定される板材、板材に貼着され家屋内の人に視認される化粧板、板材と梁との間に敷き詰められる断熱材等により構成される。
本実施形態に係る構造変更手段３３は、例えばラックアンドピニオン等のような駆動機構であって、家屋の天井を昇降させる。具体的には、梁を支持する柱沿ってラックを設け、ラックに沿って移動するピニオンを梁に固定する。ピニオンには、環境制御手段１００の構造環境制御部１１２から出力された信号に基づいて駆動するモータが接続される。
つまり、構造変更手段３３によって家屋の天井が昇降することにより家屋内の空間の容積を変化させることができる。即ち、音の共鳴空間が変化することにより、部屋の音環境を変化させることが可能となる。

図１４は、空間内において色情報を基準として音情報に変化を付与する環境最適化装置１の補正処理のフローチャートを示す。まず、環境最適化装置１を起動する（Ｓ４０１）。次に、視覚情報検知手段２１により検知された色情報が入力される（Ｓ４０２）。次に、Ｓ４０２で入力された色情報を色情報処理部１０４において色空間に変換する（Ｓ４０３）。次に、色情報処理部１０４により変換された色空間が、色空間有意特徴クラスであるかどうか判定する（Ｓ４０４）。色空間が有意特徴クラスである場合にはＳ４０５に移行し、有意特徴クラスでない場合にはＳ４０２に移行する。次に、Ｓ４０４により変換された色空間が色空間有意特徴クラスであると判定された場合、構造環境を変更する構造変更信号を出力する（Ｓ４０５）。次に、補正情報生成部１１１において、構造変更を行う変更量を色情報と音情報とデータマップ１２０に基づいて設定し、構造変更信号として生成して処理を行う（Ｓ４０６）。次に、生成された構造変更信号は、構造環境制御部１１２を経て構造変更手段３３に出力され、天井を所定量上又は下に移動させて終了する（Ｓ４０７）。

なお、構造変更手段３３により構造が変更される対象は、天井に限らず、床や扉などの板構造にも適用することができる。また、天井、床、扉及び壁面等に対してラックピニオン機構等の駆動機構により負荷を印加して、天井、床、扉及び壁面の共振振動を変化させることで、部屋の音環境を変化させて、人の感じる音情報を快適なものに設定することができる。

また、本実施形態の応用例として、例えば、自動車のマフラーの容積（構造）を本発明の環境最適化装置１により制御することで、マフラーから排出される音を人にとって快適なものにすることができる。即ち、自動車の車内空間における色情報と音情報とを環境情報検知手段２０により検知し、情報処理手段１００Ｂの色情報処理部１０４及び音情報処理部１０８により色情報と音情報とをデータマップ１２０に参照させて人のストレス状態の有無をそれぞれ判定する。
次に、補正演算手段１００Ｃの補正情報生成部１１１により、音情報を変化させる補正信号を生成させる。次に、生成された補正信号を構造環境制御部に出力して、マフラーに設けられた容積変更手段（構造変更手段３３）を動作させてマフラーから発せられる音を変化させることで、車内空間における音環境、即ち、車内空間で検知される音情報を色情報と適切に一致させることで、車内空間を快適なものにすることができる。

なお、上記実施形態では、所定の空間を形成する構造物のデザインを木目調の場合として説明したが、自動車、家電製品、住環境を設計する際に、色情報と音情報とストレスとの相関を予め調べ、データマップ１２０として記憶手段に記憶させておくことで人に対してストレスを感じない最適な環境を提供することができる。

上記実施形態では、環境情報検知手段２０が視覚情報検知手段２１と聴覚情報検知手段２２とを備えるとして説明したが、これに限らず、さらに、人が体感する体感情報を検知する体感情報検知手段を設けるようにしても良い。体感情報検知手段には、加速度センサやレーザドップラセンサ等を用い、空間の運動状態や振動状態を検知する。また、環境情報検知手段２０が体感情報検知手段をさらに備えることに対応して体感情報と色情報と音情報とストレスとの関係をデータ化したデータマップを作成しておき、色情報、音情報、体感情報とに変化を与えることで空間における人を快適にすることができる。

また、上記実施形態１乃至実施形態３では、所定の空間としての部屋のデザインを木目調の場合として説明したが、これに限定されず、自動車、家電製品、住環境を設計する際に、色情報と音情報とストレスとの相関を予め調べ、記憶手段に記憶させておくことで人に対してストレスを感じない最適な環境を提供することができる。

１環境最適化装置、１０生体情報取得手段、
２０環境情報検知手段、２１視覚情報検知手段、２２聴覚情報検知手段、
３０環境変化付与手段、３１スピーカ、３２光提示手段、３３構造変更手段、
１００環境最適化制御手段、１００Ａ情報入力手段、１００Ｂ情報処理手段、
１００Ｃ補正演算手段、１００Ｄ環境制御手段、１０１生体情報入力部、
１０２生体情報処理部、１０３色情報入力部、１０５音情報入力部、
１０４色情報処理部、１０８音情報処理部、１１１補正情報生成部、
１１２構造環境制御部、１１３色環境制御部、１１４音環境制御部
１２０データマップ、１２１入力手段、１２２表示手段。

Claims

所定空間の環境情報を検知する環境情報検知手段と、
前記所定空間内において人が快適と感じる情報が記憶されたデータマップと、
前記環境情報に変化を与える環境変化付与手段と、
前記環境情報検知手段により検知された環境情報と、前記データマップとを比較し、前記環境情報と前記データマップとの差に基づいて前記環境変化付与手段を制御する環境制御手段とを備える環境最適化装置。
前記環境情報は前記所定空間における音情報及び色情報である請求項１記載の環境最適化装置。
前記環境最適化装置は、前記所定空間内における人の生体情報を検知する生体情報検知手段をさらに備え、
前記環境制御手段は、前記生体情報検知手段により検知された生体情報と、前記環境情報とに基づいて前記環境変化付与手段を制御する請求項１又は請求項２記載の環境最適化装置。
前記生体情報検知手段は、唾液に含まれるアミラーゼ分泌量に基づいて生体情報を取得する請求項３記載の環境最適化装置。