JP4142944B2 - LIGHTING DEVICE, LIGHTING CONTROL DEVICE, AND LIGHTING CONTROL METHOD - Google Patents

LIGHTING DEVICE, LIGHTING CONTROL DEVICE, AND LIGHTING CONTROL METHOD Download PDF

Info

Publication number
JP4142944B2
JP4142944B2 JP2002357973A JP2002357973A JP4142944B2 JP 4142944 B2 JP4142944 B2 JP 4142944B2 JP 2002357973 A JP2002357973 A JP 2002357973A JP 2002357973 A JP2002357973 A JP 2002357973A JP 4142944 B2 JP4142944 B2 JP 4142944B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
luminance
light source
period
observer
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002357973A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003235985A (en
Inventor
学 井上
公喜 野口
彌 岩井
正 矢野
克重 天野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Electric Works Co Ltd
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd, Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2002357973A priority Critical patent/JP4142944B2/en
Publication of JP2003235985A publication Critical patent/JP2003235985A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4142944B2 publication Critical patent/JP4142944B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y02B20/14

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lighting system for an observer to easily arrange the rhythm of respiration according to a variation in brightness of light when the eyes are closed to be easily fallen into a sleep, light control device and a light control method. <P>SOLUTION: The lighting period of a light source 10 is divided into a respiration control time and an adaptation period, and a control part 20 controls the light source 10 so that the brightness ratio C1(= LMAX<SB>1</SB>/LMIN<SB>1</SB>) of the maximum brightness LMAX<SB>1</SB>to the minimum brightness LMIN<SB>1</SB>in one frequency of a variation in brightness becomes substantially a constant value in the respiration control period, and so that, in the subsequent adaptation period, the brightness ratio (= LMAX<SB>2</SB>/LMIN<SB>2</SB>) of the maximum brightness LMAX<SB>2</SB>to the minimum brightness LMIN<SB>2</SB>in one frequency of the variation in brightness becomes substantially a constant value smaller than the brightness ratio C1 and that the maximum brightness LMAX<SB>2</SB>can vary along a dark adaptation curve. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明光の輝度を周期的に変化させる照明装置、照明制御装置および照明制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
快適な照明環境の実現をめざして、本願の発明者たちは、呼吸リズムに近い周波数で照明光の輝度を変化させる照明装置および照明制御方法を研究してきた。その研究の中で、照明光の輝度の一周期あたりの変化量、すなわち一周期あたりの最小輝度に対する最大輝度の比が異なると、人間が照明光の変化を直接観測したときに照明光から受ける印象が異なることを発見した。
【0003】
そこで、人間の行為状況(例えば、呼吸のリズムを整えることや観測者がリラックスすることなど)に応じて最適な照明光の変化を実現するために、人間の行為状況に応じた照明光の輝度の変化の一周期あたりの最小輝度に対する最大輝度の輝度比の変化のさせ方を検討した。その結果、観測者が照明光を直接観測したときに、照明光の輝度の変化に合わせてユーザ(観測者)が呼吸のリズムを整えるのを容易にするとともに、ユーザがリラックスすることを容易にする照明装置および照明制御方法を開発した(特許文献1)。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−96809号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
人間がリラックスしている状態になる必要がある場面の一つとして、入眠状態がある。入眠の際にリラックスできなければ、快適に十分な睡眠をとることはできず、場合によっては不眠に悩まされることになる。そのため、上記照明装置を入眠時に使用することができれば、ユーザの入眠を容易にすることができると共に、快適な睡眠を得ることができる。
【0006】
入眠時には閉眼するのが普通であり、また、眩しい光を可能な限り除去することが望ましい。そのため、入眠時には、照明光の光量をできるだけ少なくして暗くする必要がある。
【0007】
上記照明装置を用いて、入眠時にユーザが呼吸のリズムを照明の光量の変化に合わせやすいようにするには、閉眼状態でも照明光が目蓋越しに知覚できることに加えて、ユーザが眩しく感じないように、照明光の光量が十分に少なく、すなわち、十分に暗くなければならない。さらに、その際、人間の視覚の暗順応機能を考慮する必要がある。暗順応機能とは、照明光の光量が少ない、すなわち暗いところでは、物体がよく見えるように人間の眼の感度が高くなることを言う。入眠時には、ユーザは極めて暗い環境で閉眼状態にあるため、暗順応は時間の経過と共に相当進むのは明らかである。その結果、時間の経過と共に、視覚の感度が高くなり、最初は適切であった照明光も徐々に眩しく感じられるようになり、入眠の妨げになる可能性がある。
【0008】
上記従来の照明装置では、入眠時の使用、特に人間の視覚の暗順応機能を考慮していなかったので、入眠時に使用する場合には、さらに視覚の暗順応機能を考慮した制御が必要となる。
【0009】
本発明は、ユーザが照明光の輝度の変化に合わせて呼吸のリズムを整えることができるとともに、入眠時の使用にも適する照明装置、照明制御装置および照明制御方法を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明による照明装置は、光源と、前記光源の発光面の輝度が周期的に変化するように前記光源を制御する制御部とを備えた照明装置であって、前記制御部は、前記光源の点灯期間を順に少なくとも呼吸調整期間と順応対応期間に分割し、前記呼吸調整期間では、前記光源の発光面の輝度変化の1周期における最小輝度LMIN1に対する最大輝度LMAX1の輝度比C1(=LMAX1/LMIN1)が一定の値に実質的に等しくなるように、前記光源を制御し、前記順応対応期間では、前記光源の発光面の輝度変化の1周期における最小輝度LMIN2に対する最大輝度LMAX2の輝度比C2(=LMAX2/LMIN2)が前記輝度比C1よりも小さい一定の値に実質的に等しくなり、かつ、前記最大輝度LMAX2は暗順応曲線Rに沿って変化するように、前記光源を制御する。
【0011】
また、前記制御部は、前記光源の点灯期間を順に少なくとも前記呼吸調整期間、遷移期間および前記順応対応期間に分割し、前記遷移期間では、前記光源の発光面の輝度変化の1周期における最小輝度LMIN3に対する最大輝度LMAX3の輝度比C3(=LMAX3/LMIN3)が、前記輝度比C1から前記輝度比C2へと徐々に小さくなるように、前記光源を制御することが好ましい。
【0012】
また、前記輝度比C1の範囲は10<C1≦100であり、前記輝度比C2の範囲は6<C2≦100であることが好ましい。
【0013】
また、前記暗順応曲線Rは、前記順応対応期間の開始時の輝度値L1から時間が経過すると共に輝度が単調に減少し、前記輝度値L1より小さく、かつL1/10よりも大きい輝度値L2で一定となる曲線であり、前記順応対応期間の開始時からの時間をt(分)、前記暗順応曲線Rが前記輝度値L1から前記輝度値L2に至るまでに要する時間をAT(分)として、0≦t<5において、
L1×(L2/L1)t/AT≦L≦L1
を満たし、5≦t≦ATにおいて、
L1×(L2/L1)t/AT≦L
≦L1−(L1−L2)×(t−5)/(AT−5)
を満たす曲線であることが好ましい。
【0014】
また、前記輝度値L2は、L1/2以下で、かつL1/10以上であることが好ましい。
【0015】
また、観測者の覚醒状態を検知するセンサをさらに備え、前記観測者が睡眠状態に入ったと判断すると、自動的に前記光源の発光を停止することが好ましい。
【0016】
また、前記センサは、観測者の脳波データを取得して、観測者の覚醒状態を検知することが好ましい。
【0017】
または、前記センサは、観測者の心電図データを取得して、観測者の覚醒状態を検知することが好ましい。
【0018】
本発明の照明制御装置は、光源の発光面の輝度が周期的に変化するように前記光源を制御する照明制御装置であって、前記光源の点灯期間を順に少なくとも呼吸調整期間と順応対応期間に分割し、前記呼吸調整期間では、前記光源の発光面の輝度変化の1周期における最小輝度LMIN1に対する最大輝度LMAX1の輝度比C1(=LMAX1/LMIN1)が一定の値に実質的に等しくなるように、前記光源を制御し、前記順応対応期間では、前記光源の発光面の輝度変化の1周期における最小輝度LMIN2に対する最大輝度LMAX2の輝度比C2(=LMAX2/LMIN2)が前記輝度比C1よりも小さい一定の値に実質的に等しくなり、かつ、前記最大輝度LMAX2は暗順応曲線Rに沿って変化するように、前記光源を制御する。
【0019】
また、観測者の覚醒状態を検知するセンサをさらに備え、前記観測者が睡眠状態に入ったと判断すると、自動的に前記光源の発光を停止することが好ましい。
【0020】
本発明の照明制御方法は、照明制御装置における光源の発光面の輝度が周期的に変化するように前記光源を制御する照明制御方法であって、照明制御装置の制御部が、前記光源の点灯期間を順に少なくとも呼吸調整期間と順応対応期間に分割し、前記呼吸調整期間では、前記光源の発光面の輝度変化の1周期における最小輝度LMIN1に対する最大輝度LMAX1の輝度比C1(=LMAX1/LMIN1)が一定の値に実質的に等しくなるように、前記光源を制御し、前記順応対応期間では、前記光源の発光面の輝度変化の1周期における最小輝度LMIN2に対する最大輝度LMAX2の輝度比C2(=LMAX2/LMIN2)が前記輝度比C1よりも小さい一定の値に実質的に等しくなり、かつ、前記最大輝度LMAX2は暗順応曲線Rに沿って変化するように、前記光源を制御する。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において、説明の簡略化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。また、本発明は、以下の実施に形態により限定的に解釈されるべきではない。
【0022】
1.照明装置の構成
本発明の一実施の形態による照明装置の構成について説明する。図1は、本実施の形態による照明装置1の構成を示すブロック図である。照明装置1は、光源10と、光源10の発光面の輝度を周期的に変化させるように光源10を制御する制御部20とを備えている。
【0023】
制御部20は、調光信号を生成する調光信号生成部22と、調光信号発生部22から送信された調光信号に応じて光源10の発光面の輝度を制御する調光点灯装置24とを備えている。調光信号生成部22の調光信号発生・送信の機能は、例えば、コンピュータ(CPU)によって実現される。調光信号生成部22は、時間の経過につれて変化する電圧信号(例えば、0〜5Vの電圧信号)を調光信号として調光点灯装置24に出力する。調光点灯装置24は、調光信号生成部22から出力される電圧信号の変化を光源10に供給される電流値の変化に変換し、その電流を光源10に供給する。光源10は、調光点灯装置24から供給される電流の大きさに応じて発光面の輝度を変化させる。換言すれば、光源10の発光面の輝度は、調光信号生成部22により生成される調光信号の電圧の変化に対応して変化する。
【0024】
光源10としては、調光が実現できればよく、任意のタイプの光源、例えば、白熱電球、蛍光灯、電球形蛍光灯、高輝度放電灯、LED光源、有機EL光源などを使用することができる。
【0025】
図2は、観測者(ユーザ)30がベッド40に寝ながら、照明装置1の光源10からの照明光20を観測している様子を模式的に示している。照明装置1は、制御部20を台座1a内に備え、制御部20には電源に接続するためのコンセント1bが備えられている。照明光50の輝度は、光源10の発光面の輝度が周期的に変化することに連動して、周期的に変化する。
【0026】
なお、図2に示す例では、照明装置1はフロアスタンドの形態であるが、照明装置1はこの形態に限定されず、デスクスタンドのような柄の短いスタンドであってもよいし、天井に取り付けるシーリングライトやペンダント型の全般照明用の照明装置、天井に取り付けるダウンライトのような部分照明用の照明装置等であってもよい。さらに、照明装置1は、ヘッドマウントディスプレイ、眼鏡および眼帯のように観測者30の眼を覆う形状を有し、観測者30の眼を照明するタイプの照明装置であってもよいことはいうまでもない。また、制御部20と光源10とは別々に構成されていてもよい。制御部20と光源10とが別々に構成されている場合には、制御部20は、任意のタイプの光源10とともに用いられ、光源10を制御する照明制御装置として機能し得る。
【0027】
ここで、観測者30は、照明光50の輝度の変化に合わせて呼吸をするものとする。例えば、観測者30は、照明光50が最も暗いときから最も明るくなるまでの期間に息を吸い、照明光50が最も明るいときから最も暗くなるまでの期間に息を吐くものとする。また、観測者30は、照明光50が最も暗いときから最も明るくなるまでの期間に息を吐き、照明光50が最も明るいときから最も暗くなるまでの期間に息を吸っても良い。
【0028】
このように、照明光50の輝度の変化に合わせて呼吸をすることにより、観測者30は呼吸のリズムを整えることができる。これにより、観測者30のリラックス度が向上される。ここで、本明細書では、「リラックス」とは、ストレス解消だけでなく、気持ちが良くなって眠ってしまうことをも包含している。
【0029】
なお、図2では、制御部20は、照明装置1の台座1aの内部に収納されているが、照明装置1の電源線1bの途中に設けられたケースなどの内部に収納するようにしても良い。また、光源10が点灯回路を備えた電球形蛍光灯の場合、その点灯回路部分に制御部20を備えても良い。
【0030】
2.照明制御方法の原理
次に、本実施の形態による照明制御方法の原理について説明する。図3は、第本実施の形態による照明制御方法の原理を模式的に示している。本実施の形態による照明制御方法においては、光源10の点灯期間を少なくとも「呼吸調整期間」と「順応対応期間」との順に分割する。順応対応期間は、呼吸調整期間より時間的に後の期間である。
【0031】
観測者30は閉眼状態で照明光50を観測する。呼吸調整期間においては、眼を閉じた観測者30が呼吸を合わせやすくなるように、すなわち照明光50が「眼を閉じた観測者が呼吸を合わせやすい照明光」となるように、光源10の発光面の輝度が制御される。また、順応対応期間においては、眼を閉じた観測者30が入眠しやすいように、すなわち照明光50が「眼を閉じた観測者が入眠しやすい照明光」となるように、光源10の発光面の輝度が制御される。その際、同じ輝度の照明光を長時間照射し続けると、前述した暗順応機能により「眼を閉じた観測者が入眠しやすい照明光」でなくなることがある。そのため、順応対応期間では、照明光の輝度は、暗順応に対応して徐々に低下し、常に「眼を閉じた観測者が入眠しやすい照明光」が提供される。
【0032】
なお、順応対応期間は呼吸調整期間に続く直後の期間であってもよいが、呼吸調整期間と順応対応期間との間に遷移期間が設けられていることが好ましい。この遷移期間中に、観測者30に提示される照明光50が「眼を閉じた観測者が呼吸を合わせやすい照明光」から「眼を閉じた観測者が入眠しやすい照明光」に徐々に変化するように、光源10の発光面の輝度が制御される。
【0033】
このように、本実施の形態による照明制御方法によれば、眼を閉じた観測者30が、呼吸調整期間において照明光50の輝度の変化に合わせて呼吸のリズムを整えた後、順応対応期間において入眠することが可能になる。
【0034】
「眼を閉じた観測者が呼吸を合わせやすい」か否かは、観測者の心理的効果に基づくため、統計的な手法(例えば、確率)によってしか表すことができない。ここでは、照明光の輝度を周期的に変化させる場合において、複数の観測者のうち50%以上のものが”眼を閉じた状態で呼吸が合わせやすい”と答える照明光を「眼を閉じた観測者が呼吸を合わせやすい照明光」であると定義するものとする。例えば、10名の観測者が眼を閉じた状態で照明光を観測する場合には、5名以上の観測者が”眼を閉じた状態で呼吸が合わせやすい”と答えた照明光が「眼を閉じた観測者が呼吸を合わせやすい照明光」であると定義される。
【0035】
また、照明光が入眠の妨げになるのは、照明光を眩しく感じたり、変化を激しく感じた結果、不快感を覚える場合である。従って、照明光の輝度を周期的に変化させる場合において、複数の観測者のうち50%以上のものが”眼を閉じた状態で不快でない”と答える照明光を「眼を閉じた観測者が入眠しやすい照明光」であると定義するものとする。
【0036】
3.輝度比の制御
次に、本実施の形態による照明制御方法において、光源10の発光面の輝度の変化の1周期における最小輝度LMINに対する最大輝度LMAXの輝度比C(=LMAX/LMIN)の制御について、人間の視覚の特性と合わせて説明する。
【0037】
図4は、人間の視覚特性を説明する図である。人間の視覚が光による刺激を受けると、その刺激は神経を伝わり、脳に伝達される。脳に伝わる刺激の大きさは光源の輝度に比例せず、輝度の対数値に比例する。図4は、輝度が正弦波形に沿って周期的に変化する照明光を人間が見た場合に、その人間がその照明光をどのように知覚するかを示している。
【0038】
図5は、2つの照明光X1およびX2が人間にどのように知覚されるかを示す図である。照明光X1およびX2は周期的に変化する照明光であるが、知覚量は上述のように対数値に比例するので、その変化の大きさ(振幅)は図5で示した通り、一周期中の最大輝度と最小輝度の比で決まる。すなわち、最大輝度と最小輝度の比が同じであれば、照明光X1およびX2は同じ振幅を有する照明光として知覚される。従って、輝度の変化する照明装置で観測者の知覚する照明光の変化の大きさは、最大輝度と最小輝度の差ではなく、比で考えなければならない。
【0039】
以上の説明は開眼状態で照明光を観察した場合についての話であるが、閉眼状態で目蓋越しに照明光を知覚する場合も同じことが言える。閉眼状態の場合、目蓋を透過した光を知覚することになるが、人間の目蓋は入射する光に対するフィルタと考えられるので、透過する光量は目蓋上の照度(眼面照度)に比例する。同じ距離で同じ輝度の光源であるならば、照度は輝度に比例するので、眼面照度比は光源の輝度の比と同じになる。すなわち、閉眼状態でも照明光の変化の大きさ(振幅)は、光源の輝度比で考えることができる。
【0040】
知覚される照明光の輝度変化の振幅が大きい、すなわち輝度比が大きい場合、照明光は視覚への負担が大きく、入眠の妨げになる。しかし、照明光の周期的な変化がわかりやすく、呼吸のリズムを照明光の輝度変化に合せるのは容易である。逆に照明光の振幅が小さい、すなわち輝度比が小さい場合、呼吸のリズムを照明光の輝度変化に合せるのは難しくなるが、入眠は容易である。従って、光源の輝度比を適切に制御することは、呼吸調整期間において「眼を閉じた観測者が呼吸を合わせやすい照明光」を提供し、順応対応期間において「眼を閉じた観測者が入眠しやすい照明光」を提供するために重要である。
【0041】
本実施の形態にかかる照明制御方法においては、呼吸調整期間において、輝度の周期的な変化の一周期における光源の発光面の最小輝度をLMIN1、最大輝度をLMAX1として、最小輝度LMIN1に対する最大輝度LMAX1の輝度比C1(=LMAX1/LMIN1)は、実質的に一定の値となるように照明光が制御される。また、順応対応期間において、輝度の周期的な変化の一周期における光源の発光面の最小輝度をLMIN2、最大輝度をLMAX2として、最小輝度LMIN2に対する最大輝度LMAX2の輝度比C2(=LMAX2/LMIN2)は、上記輝度比C1より小さい一定の値に実質的に等しくなるように照明光が制御される。このような照明光の制御は、光源10を制御することによって達成される。ここで、本明細書において「実質的に一定の値」とは、「完全に一致する」場合に加えて、通常の設計によって生じ得る誤差の分だけ「異なる」場合をも包含することを意味する。また、呼吸調整期間と順応対応期間との間に遷移期間を設ける場合は、遷移期間において、輝度の周期的な変化の一周期における光源の発光面の最小輝度をLMIN3、最大輝度をLMAX3として、最小輝度LMIN3に対する最大輝度LMAX3の輝度比C3(=LMAX3/LMIN3)は、輝度比C1から輝度比C2へと徐々に小さくなる。
【0042】
但し、最小輝度が0の場合は、輝度比の算出は不可能である。また、最大輝度が0に非常に近い場合は、どれだけ輝度比を上げても(最小輝度を小さくしても)知覚できず、知覚に関する輝度比を用いる意味がなくなる。一般的に、知覚に対して輝度値を下3桁目で論じることはないので、本実施の形態では、最小輝度が0.01以下の場合でも、計算上、最小輝度≒0.01として輝度比を算出することにする。例えば、最大輝度が0.1で最小輝度が0のときは最小輝度を0.01として輝度比を10とし、最大輝度が0.1で最小輝度が0.005のときは最小輝度を0.01として輝度比を10とする。
【0043】
このような輝度比の制御の一例を図6に示す。図6の横軸は経過時間、縦軸は光源の輝度を表す。なお、図6ではLMAX1、LMIN1、LMAX2、LMIN2はそれぞれ一定であるが、これに限定されるものではない。後述するように、本実施の形態では、LMAX2、LMIN2は時間経過と共に変化する期間を有する。また、LMAX1、LMIN1を変化させても良い。但し、輝度比C1およびC2はそれぞれ一定である。
【0044】
4.輝度比の設計
図3を参照して説明した「眼を閉じた観測者が呼吸を合わせやすい照明光」および「眼を閉じた観測者がリラックスしやすい照明光」を実現するためには、図6に示す輝度比C1およびC2を閉眼状態に対応して設計することが重要である。本実施の形態では、実験に基づいて輝度比C1およびC2の値を設計している。
【0045】
図7は、図6に示される輝度比C1およびC2の値を設計するために使用される実験環境の一例を示す。制御部20は、光源10の発光面10bの輝度が周期的に変化するように光源10を制御する。実験者(オペレータ)60が制御部20に設定するパラメータの値を変化させることにより、光源10の発光面10bの輝度を変化の態様を変化させることができる。観測者30は、光源10からの照明光50を、目蓋を閉じたまま観測する。ここで、光源10と観測者30との間に、光源10から放射された照明光50のうち、発光面10b以外からの照明光を規制する遮光板10aを設けた。また、発光面10bを十分大きくし、閉眼状態にある観測者30の目蓋に拡散光が均一に照射されるようにした。発光面10bと観測者30との距離および光源10のワット数を変化させると共に、光源10の光量を減少させるNDフィルタを用いることにより、観測者30の眼面に到達する照明光の最大眼面照度から最小眼面照度の範囲(数千lxから数lx)をできるだけ大きくした。特に、入眠をするときは、一般的に照明光の照度が低い方が落ち着くことが明らかであるため、NDフィルタを使用することにより、実用上最小限の眼面照度である0.01lxを再現できるようにした。すなわち、入眠を目的として、実用的な範囲で一般的な照明装置を使用した場合に再現される観測者30への眼面照度の全ての実験条件を検討した。また、光源は光源10のみとし、観測時の周辺は暗黒とした。複数の観測者30は、全員が視覚および色覚が共に正常であった。
【0046】
以下に、図6に示される輝度比C1およびC2の値を具体的にどのようにして設計するかを詳しく説明する。
【0047】
本実施の形態による照明制御方法では、眼を閉じた観測者が照明光の輝度の変化に呼吸を同調できることが最も重要である。呼吸を同調させるためには、少なくとも照明光の輝度の周期を閉眼状態のままで知覚できる必要がある。また、照明光の輝度の周期を知覚するためには、照明光の最大輝度と最小輝度を知覚できることが重要となる。すなわち、眼を閉じた観測者が照明光の最大輝度と最小輝度を知覚しうる、一周期あたりの最小輝度に対する最大輝度の輝度比の値の下限値を見出すことが必要である。なお、照明光の変化がわかりやすいほど呼吸を合せるのは容易になると考えられるので、以下では”照明光の変化のわかりやすさ”と”呼吸の合せやすさ”を同一視する。
【0048】
また、順応対応期間において観測者の入眠を容易にするためには、できる限り観測者の眼に与える負担を低減する必要がある。したがって、順応対応期間における輝度比C2の下限値は、眼を閉じた観測者が照明光の最大輝度と最小輝度を知覚しうる、一周期あたりの最小輝度に対する最大輝度の輝度比の値の下限値と同じになる。
【0049】
図7に示す実験環境の下で、眼を閉じた観測者30が照明光の最大輝度と最小輝度を知覚できる輝度比C(=LMAX/LMIN)の下限値を求める実験を行った。なお、LMAXは光源10の発光面における一周期あたりの最大輝度を表し、LMINは光源10の発光面における一周期あたりの最小輝度を表す。これらの輝度は、照明装置から一定の距離にいる観測者の眼面照度(目蓋に照射される照明光の照度)に対応する。すなわち、最小輝度と最大輝度との比は、最小眼面照度と最大眼面照度との比と等しくなる。以下に述べる図8から図10までの実験では、眼面照度が4lx、2lx、1lx、0.5lxの4種類を用いた。これらの眼面照度は、光源の輝度を相対的に同じ形に制御することにより達成されている。
【0050】
8名の眼を閉じた観測者のそれぞれに、照明光の輝度(正確には眼面照度)が最大であると感じたときに応答するように依頼し、観測者が応答した時間と照明光の輝度が物理的に最大となる時間との差を計測した。また、照明光の輝度(正確には眼面照度)が最小であると感じたときに応答するように依頼し、観測者が応答した時間と照明光の輝度が物理的に最小となる時間との差を計測した。
【0051】
観測者1人に対して同じ実験を5回繰り返した。しかしながら、観測者によっては閉眼状態のため照明光の輝度が最大であるのか、または、最小であるのかを判別することができない場合があった。そのため、観測者によって応答される回数はまちまちであった。観測者1人に対して応答された時間の計測結果の平均値をその観測者についての計測結果とした。
【0052】
実験者は、光源の輝度比を様々に変化させて実験を行った。観測者に眼を閉じた状態で照明光の輝度が最大または最小であると感じた瞬間にボタンを押してもらい、そのときの時間TSを記録した。一方、照明光の輝度が測定し、その測定された輝度が最大または最小となる時間TLを記録した。その差ΔTを、ΔT=|TS−TL|として計算した。
【0053】
ここで、TSおよびΔTの意味について説明する。観測者は、閉眼状態で照明光の輝度の変化を観測し、その観測結果に従って呼吸を調整する。従って、観測者が照明光の輝度が最大であると感じた瞬間を示す時間TSは、観測者が息を吐き始める時間とほぼ同時であると考えられる。それゆえ、ΔTは、観測者が息を吐き始める時間と照明光の輝度が最大となる時間との差と考えられる。従って、ΔTが小さくなればなるほど、観測者が息を吐き始める時間と照明光の輝度が最大となる時間との差が小さくなるため、照明光の輝度の変化と観測者の呼吸とが同調していると考えられる。同様に、観測者が照明光の輝度が最小であると感じた瞬間を示す時間TSは、観測者が息を吸い始める時間とほぼ同時であると考えられる。それゆえ、ΔTは、観測者が息を吸い始める時間と照明光の輝度が最小となる時間との差と考えられる。従って、ΔTが小さくなればなるほど、観測者が息を吸い始める時間と照明光の輝度が最大となる時間との差が小さくなるため、照明光の輝度の変化と観測者の呼吸とが同調していると考えられる。
【0054】
上述したように、観測者によっては、閉眼状態のため照明光の輝度が最大であるのか、または最小であるのかを判別することができない場合があった。従って、応答された回数は、眼を閉じた観測者が照明光の輝度の最大および最小を知覚できたことと相関が高いと考えられる。そこで、提示した照明光の回数に対する応答された回数に100を掛けた応答率RSを算出した。
【0055】
図8から図10に上記実験結果を示す。LMINが4lx、2lx、1lx、0.5lxの4種類ともに結果に差異は無かったので、LMINが4lxのときの結果を図8(a)、図9(a)、図10(a)に示し、LMINが0.5lxのときの結果を図8(b)、図9(b)、図10(b)に示す。
【0056】
図8(a)および(b)は、ΔTと順応対応期間における照明光の輝度比C2に関する実験結果を示す。図8(a)および(b)において、横軸は輝度比C2(=LMAX2/LMIN2)を対数軸で示し、縦軸は差ΔT(秒)を示す。四角印は照明光の輝度が最大の場合の結果であり、丸印は照明光の輝度が最小の場合の結果である。図8(a)および(b)から、輝度比C2が増加するにつれて、輝度が最大の場合および最小の場合のいずれも、差ΔTは単調に減少する。また、輝度が最小の場合は、輝度比C2が4以上になると、差ΔTがほぼ一定になることが分かる。一方、輝度が最大の場合は、輝度比C2が6以上になると、差ΔTの変曲点が見られ、徐々に一定になることが分かる。従って、輝度比C2が6以上になると、眼を閉じた観測者が照明光の輝度が最大となるときと最小となるときの判別時間はほぼ一定になる。
【0057】
図9(a)および(b)は、応答率RS(%)と照明光の輝度比C2に関する実験結果を示す。図9において、横軸は輝度比C2を対数軸で示し、縦軸は応答率RS(%)を示す。四角印は照明光の輝度が最大の場合の結果であり、丸印は照明光の輝度が最小の場合の結果である。図9(a)および(b)から、輝度比C2が4以上になると、輝度が最大の場合および輝度が最小の場合のいずれも、応答率RSが約90%で一定になることが分かった。
【0058】
図8と図9の結果から、輝度比C2が6以上になると、観測者が閉眼状態においても照明光の輝度が最大となる時と最小となる時を判別でき、かつ、応答率RSも90%以上になるため、眼を閉じた観測者が照明光の輝度の変化に呼吸を同調させることができることが明らかになった。以上のことから、本実施の形態における照明光の周期的な変化の一周期あたりの最小輝度LMIN2に対する最大輝度LMAX2の輝度比C2(=LMAX2/LMIN2)は、6≦C2を満たすことが必要である。なお、上述のように、C2≦C1であるから、当然に呼吸調整期間における輝度比C1は、6≦C1である。
【0059】
続いて、呼吸調整期間における輝度比C1について検討した結果を示す。導入期間における輝度比C1の設計においては、眼を閉じた観測者が照明光の輝度の変化に呼吸が合わせやすいことが重要である。呼吸の合せやすさは照明光の変化のわかりやすさと同一視できるので、8名の観測者のそれぞれに、光源10からの照明光50を、目蓋を閉じて観測してもらい、「眼を閉じた観測者が照明光の輝度の変化が分りやすいか否か」について主観評価をしてもらった。評価は、”よくわかる”、”わかる”、”わかりにくい”、”わからない”の4段階とした。各評価に対して順に、+3、+2、+1、0の点数を与え、8名の観測者の平均値を算出した。評価の平均点数が2以上であることは、観測者が50%以上の心理確率で”よくわかる”、”わかる”と評価したことと等価である。評価項目の点数が2以上のときの照明条件を「閉眼状態で照明光の輝度の変化がよくわかる照明条件」と定義し、「眼を閉じた観測者が呼吸を合わせやすい照明光」とする。
【0060】
図10(a)および(b)は、「眼を閉じた観測者が照明光の輝度の変化が分りやすいか否か」に関する観測者の主観評価の結果を示す。横軸は輝度比C1を対数軸で示し、縦軸は主観評価値を示す。図10から明らかなように、輝度比C1が10で主観評価が2以上になる。したがって、輝度比C1が10よりも大きい時に眼を閉じた観測者が照明光の輝度の変化が分りやすいと評価することが分った。以上のことから、呼吸調整期間では、照明光の周期的な変化の一周期あたりの最小輝度LMIN1に対する最大輝度LMAX1の輝度比C1(=LMAX1/LMIN1)が10<C1を満たすことが、「眼を閉じた観測者が呼吸を合わせやすい照明光」を提示するために必要である。
【0061】
次に、順応対応期間において「眼を閉じた観測者が入眠しやすい照明光」を提示するために、図7に示す実験環境の下で、眼を閉じた観測者30に不快を感じさせない輝度比C(LMAX/LMIN)の上限値を求める実験を行った。7名の観測者のそれぞれに、輝度比Cを所定の範囲で変化させて光源10からの照明光50を観測してもらい、不快を感じない輝度比Cの上限値を回答してもらった。
【0062】
図11に実験結果を示す。図11において、横軸は輝度比Cを対数軸で示し、縦軸は観測者が”不快を感じない”確率(%)を示す。図7に示す実験装置を用い、同じ実験条件で、高範囲の眼面照度、眼面照度比に対して観測された知覚に対して”不快を感じない”または”不快を感じる”かの二者選択をしてもらった。各条件に対して”不快を感じない”と答えた人数の%を計算し、それを”不快を感じない”確率(%)とした。すなわち、4名が”不快を感じない”と答えた場合は、4/7×100=57%となる。図11から、輝度比Cが増加しても、輝度比Cが15までは眼を閉じた観測者は”不快を感じない”ない。輝度比Cが15を越えると、眼を閉じた観測者が”不快を感じない”確率が単調減少する。輝度比Cが30で眼を閉じた観測者が”不快を感じない”確率は75%になる。この曲線を外挿すると輝度比Cが50で眼を閉じた観測者が”不快を感じない”確率は60%未満になり、輝度比Cが100を超えると確率は50%未満ことが分かる。従って、呼吸調整期間および順応対応期間ともに、C≦100の場合には、眼を閉じた観測者が”不快を感じない”確率が50%以上になることが分かる。
【0063】
以上のことから、順応対応期間における輝度比C2は、C2≦100を満たすように設計される必要がある。また、呼吸調整期間での輝度比C1も、C1≦100を満たすように設計されることが好ましい。したがって、呼吸調整期間における輝度比C1は10<C1≦100、順応対応期間におけるC2は6≦C2≦100を満たすように設計する。
【0064】
また、輝度比Cが50のときの眼を閉じた観測者が”不快を感じない”確率は60%であるため、より多くの人に不快感を生じさせないためには、輝度比C1およびC2の上限値を、それぞれ、C1≦50、C2≦50を満たすように設計することが好ましい。従って、輝度比C1は10<C1≦50を、輝度比C2は6≦C2≦50を、それぞれ満たすように設計されることがより好ましい。
【0065】
さらに、輝度比Cが30のときの眼を閉じた観測者が”不快を感じない”確率は75%であるため、さらに多くの人に不快感を生じさせないためには、輝度比C1およびC2の上限値は、それぞれ、C1≦30、C2≦30を満たすように設計することがさらに好ましい。従って、輝度比C1は10<C1≦30を、輝度比C2は6≦C2≦30を、それぞれ満たすように設計されることがより好ましい。
【0066】
また、輝度比Cが15で眼を閉じた観測者が”不快を感じない”確率は100%のため、より多くの人に不快感を生じさせないためには、輝度比C1およびC2の上限値は、それぞれ、C1≦15、C2≦15を満たすように設計することがさらに好ましい。従って、輝度比C1は10<C1≦15を、輝度比C2は6≦C2≦15を、それぞれ満たすように設計されることがより一層好ましい。
【0067】
5.最大輝度の制御
次に、本実施の形態における最大輝度の制御について、人間の暗順応機能と合せて説明する。
【0068】
一般に、暗順応による視覚の感度の変化は暗順応曲線によって表現される。図12は、暗順応曲線Rの一例を示す。人間はある限界値以下の光量の光は知覚することができず、その限界の光の強さを閾値と呼ぶ。図12の横軸は順応を開始してからの経過時間であり、縦軸は閾値を対数スケールで示している。この閾値が低くなるほど視覚の感度が上昇していることを意味する。従って、照明光の輝度を観測者の暗順応曲線Rと相対的に同じ形で変化させた場合、観測者には照明光の明るさが常に同じに見える。前述の通り、観測者が閉眼状態であっても、輝度が閉眼状態での閾値以上ならば同様である。また暗順応は、図12に示したように、開始より数分程度は急激に進行し、しばらくの休止をおいた後、15分から30分程度まで進行するのが普通である。
【0069】
暗順応曲線Rは、同じ人間でも順応する環境、すなわち、どれだけの輝度に順応するかにより異なる。また、順応開始前に、どれだけの明るさのところにどれだけの時間いたかによっても異なる。しかしながら、上述した様に、少なくとも15分、最大で30分程度の時間が経過するまで順応は続く。また、比較的低輝度に順応する場合は、最初の急激な進行が終了した後でも、感度は10倍から100倍程度は上昇する。
【0070】
本実施の形態では、観測者が照明光を眩しく感じることがないように、順応対応期間において照明光の最大輝度を暗順応曲線Rに沿って減少させる。但し、上述したように、暗順応曲線Rは一意には定まらないので、本実施の形態における暗順応曲線を次のように定義する。
【0071】
本実施の形態では、暗順応曲線Rに沿って最大輝度の変化する順応対応期間は、呼吸調整期間と遷移期間を経た後である。従って、順応対応期間では最初の急激な暗順応の進行は終了していると考えられるので、以後の感度の上昇は最大でも100倍程度である。また順応が進行するのは、最初の急激な感度の上昇も含めて最大で30分間であり、以後の感度は一定になる。よって、本実施の形態における暗順応曲線は、順応対応期間の開始時の輝度値をL1とすると、輝度値L1から時間経過とともに単調に減少し、前記輝度値L1より小さく、かつ、L1/100より大きい輝度値L2付近で一定となる曲線とする。なお、単調に減少するとは、時間経過に対し常に減少するか、同じ値をとることを言う。また、順応が進行するのは最大で30分間程度であるので、本実施の形態での暗順応曲線Rが輝度値L2をとるのは、呼吸調節期間開始から30分を経過する以前とする。図13における実線曲線は本実施の形態における暗順応曲線Rの一例である。暗順応曲線Rは、観測者(ユーザ)の視覚の感度を正確に表しているわけではないが、このような曲線に沿って最大輝度を変化させることにより、輝度を変化させない場合に比べて、照明光が眩しく感じられる可能性が下がり、観測者にとって入眠が容易になることは明らかである。
【0072】
但し、最大輝度の減少が実際の感度に比べて急激すぎる場合、輝度が閉眼状態での知覚可能な閾値を下回り、照明光の一部または全部が知覚できなくなる可能性がある。一般的に、感度の上昇は少なくとも10倍程度は進むので、輝度値L2はL1/10以上であることが好ましい。
【0073】
また、本実施の形態の暗順応曲線Rでは、輝度値L1から輝度値L2へ至るまで単調に減少していればよく、その形状は特に限定されない。図14に、暗順応曲線の具体例を示す。例えば曲線A1のように、輝度値L1と輝度値L2の間を直線で結んでもよい。一方、知覚される明るさは輝度の対数値であるので、輝度を指数関数で減少させれば人間には一定のペースで変化している様に見える。従って、曲線A2のように、輝度値L1と輝度値L2を通る指数関数を用いてもよい。または、図12に示した本来の暗順応曲線を模倣し、曲線A3のように1〜5分間程度一定値をとった後、減少させても良い。この場合でも、減少する部分は直線か指数関数を用いればよい。これらの曲線は、本発明を実施するにあたり、好ましい暗順応曲線である。
【0074】
なお、図14に示すように、順応対応期間に入ってからの時間をt(分)、暗順応曲線Rが輝度値L1から輝度値L2に至るまでに要する時間をAT(分)とすると、曲線A2が輝度値L1から輝度値L2に至るまではL=L1×(L2/L1)t/ATと表される。また、一部または全ての時間で、上記の曲線から輝度の差が±10%以内に収まるような曲線は、実際上は元の曲線とほぼ同等に見える。従って、そのような曲線も本発明を実施するにあたり、好ましい暗順応曲線である。
【0075】
さらに、図14に示す曲線A2と曲線A3で挟まれる領域を通る曲線であれば、曲線A1、曲線A2または曲線A3と見た目に大きな違いはないと考えられる。図15は、曲線A2と、輝度値L1を5分間とった後に直線的に減少する曲線A3で挟まれる領域をハッチングで示している。この領域を通過する曲線に沿って最大輝度LMAXを変化させる場合も、本発明を実施するにあたり、好ましい暗順応曲線である。なお、図15においてハッチングされた領域では、0≦t≦5の範囲は、
L1×(L2/L1)t/AT≦L≦L1
であり、5≦t≦ATの範囲は、
L1×(L2/L1)t/AT≦L
≦L1−(L1−L2)×(t−5)/(AT−5)
によって表される。
【0076】
6.制御の例
本実施の形態における輝度比と輝度の制御を用いた照明光の制御方法の一例について、図16を参照しつつ説明する。
【0077】
輝度比は、呼吸調整期間において一定の輝度比C1をとり、遷移期間で徐々に小さくなり、C1より小さい一定の輝度値C2に至る。その後、暗順応対応期間では、一周期での輝度比をC2に保ったまま、最大輝度LMAX2は暗順応曲線Rに沿って変化する。上述の通りC1は10<C1≦100であり、C2は6<C2≦100であればよい。
【0078】
呼吸調整期間や遷移期間においても暗順応は進むので、順応対応期間以前でもLMAXを減少させることがより好ましい。図16に示す例では、遷移期間においても最大輝度LMAXを減少させている。遷移期間にける最大輝度LMAXの減少は、例えば、暗順応曲線と同じく直線的な減少や、指数関数を用いればよい。あるいは2次関数や3次関数を用いてもよい。遷移期間のみならず呼吸調整期間においても最大輝度LMAXを減少させてもよい。但し、必ずしも順応対応期間以前に最大輝度LMAXを減少させる必要はない。
【0079】
実際の入眠時を考えると、呼吸調節によるリラクゼーションを一定の時間行った後は、照明光を定常な光とする制御方法も考えられる。なお、ここで言う定常な照明光とは、光量が0、つまり消灯も含むものとする。図17(a)は定常な光になる場合の一例を示し、図17(b)は消灯する場合の照明光の一例を示す。
【0080】
7.より好ましい制御の例
本発明の効果の確認と、より好ましい制御方法を見出すために、さらなる実験を行った。以下の実験の説明では、照明光については、観測者の眼面照度を用いて説明する。また、その眼面照度は光源の輝度を相対的に同じ形となるように制御することにより達成されている。
【0081】
まず、輝度を暗順応曲線に沿わせる順応対応期間についての実験として、輝度比の不快感に関する実験と同等の実験を、低照度の条件について観測者の順応時間を変えて行った。観測者は7人であり、照明光を閉眼状態で観測させ、照明光の明るさが不快に感じるか否かを答えてもらった。照度比(輝度比)は10倍のみとしたが、これは最も好ましいとした輝度比範囲のちょうど中間であり、好ましい輝度比の範囲を代表する値である。
【0082】
図18に実験の結果を示す。図18の縦軸は、観測者が”不快を感じない”確率(%)を表している。Aは最大照度1lxで順応時間を5分、Bは最大照度1lxで順応時間を25分、Cは最大照度0.1lxで順応時間を25分とした結果である。図18からわかるように、”不快を感じない”確率はAが約85%、Bが70%、Cが100%であった。また、実験時に”照明光に呼吸を合せることが出来るかどうか”を質問したところ、A、B、Cいずれも少なくても85%以上の観測者が、呼吸を合せることが可能であると回答した。
【0083】
図18のAからわかるように、最大照度1lxの照明光は、5分順応の状態では85%の確率で”不快を感じない”照明光である。実際に本発明の照明装置が使用される際は、多くの使用者がこの程度の大きさの照度で使用すると考えられ、85%の確率で”不快を感じない”照明光の効果は大きい。その際、順応対応期間を設けない場合、すなわち同じ照明光が提示され続ける場合は、”不快を感じない”確率は、図18のAに示す85%からBに示す70%へ低下する。一方、順応対応期間を設け、25分後に最大照度0.1lxの照明光に変化させる場合は、”不快を感じない”確率は図18のAに示す85%からCに示す100%に上昇する。
【0084】
以上の実験結果より、順応対応期間を設けることにより、観測者が”不快を感じない”確率を高くする効果があることは明らかである。順応対応期間開始時における照明光の照度が極端に低い場合、暗順応の進んでいない観測者には知覚できない可能性がある。上記実験結果より、順応対応期間開始時の最大照度を1lx程度にすれば、”不快を感じない”確率が十分高くなり、かつ呼吸のリズムを照明光の変化に合せることも可能である。照度は光源と観測者の距離に依存するので、本実施の形態においても、厳密に照度で照明光を設計することはできないが、照明装置の形状に応じ、通常使用される距離での照度を予測することは可能である。例えば、シーリングライト型の照明装置であれば、通常の住宅での天井面から床面またはベッドまでの距離(2.5mから2m程度)で、照度が1lx程度になるように輝度L1を設計することは可能である。この様な照度設計は通常の照明装置でも一般に行われており、本実施の形態においても、輝度L1は観測者の眼面照度を1lx程度になるように設計することが好ましい。また、上述したように観測者が照明装置の位置を変更できる場合、例えば枕元用のスタンド型の照明装置等では、観測者は、順応対応期間開始時の最大眼面照度が1lx程度になるように装置を配置する場合が多いと考えられる。
【0085】
このように順応対応期間開始時における最大眼面照度としては1lxが好ましく、実際に、多くの観測者が選択することが予想される。この場合に、十分時間が経過して暗順応が進んだときでも、少なくとも順応対応期間開始時に比較して”不快を感じる確率”が減少しないような設計をすることが好ましい。
【0086】
図18を用いて、25分順応後に図18のAと同じ”不快を感じない確率”が85%となる照明光を推測すると、最大照度1lxのBが70%、最大照度0.1lxのCが100%であるので、B、Cの中間の0.5lx程度になると考えられる。従って、順応対応期間開始時における最大照度を1lxとすると、本実施の形態における暗順応曲線の輝度L2をL1/2以下に設定し、最大照度を0.5lx以下に変化させれば、順応対応期間開始時に比較して”不快を感じる確率”が減少しないと考えられる。従って、本実施の形態におけるL2の設計として、L2はL1/2以下にすることが好ましい。前述のように、L2はL1/10以上が好ましいので、L2のより好ましい範囲はL1/2以下、L1/10以上(L1/10≦L2≦L1/2)となる。
【0087】
次に、本実施の形態の照明制御方法の効果を確認するために、入眠効果の確認実験を行った。実験で用いた照明制御方法を、図19を参照しつつ説明する。図19は光源の輝度の変化を示しており、輝度L1を、観測者の眼面照度が1lxとなる輝度に設定した。
【0088】
図19では、呼吸調整期間における輝度比C1=15とし、順応対応期間における輝度比C2=10とした。暗順応曲線Rとして、図14における曲線A2を用い、期間ATは7分間とした。呼吸調節期間は45秒間、遷移期間は135秒間である。また、順応対応期間の開始時における最大輝度をL1として、輝度比L2を0.3×L1とし、呼吸調整期間における最大輝度を5×L1、最小輝度を0.35×L1とした。さらに、遷移期間においても、輝度の最大値を減少させているが、これは輝度の最大値を3次関数に沿って減少させている。
【0089】
入眠効果の評価には、KSS法を用いた。KSS法は、”思考が鈍っている”といった観測者の状態を表す22項目の内、自らの状態について当てはまる項目を申告させることで眠気を評価する方法である。各項目には得点が与えられており、観測者が申告した項目の平均得点を評価に用いる。得点は眠気を0から7までの尺度で評価した評価値に相当し、0に近いほど眠気は小さく、7に近いほど眠気は大きいことを表す。KSS法は主観評価であるが、眠気を評価する生理的指標と強い相関があることが明らかにされている。実験では、観測者に照明光の観測前と観測後の2回眠気を評価してもらい、その変化を調べた。
【0090】
実験の結果、全ての観測者について観測前より観測後の得点が大きく、観測前の平均得点は3.14であったのに対し、観測後の平均得点は5.04であった。従って、本実施の形態の照明制御方法により、全ての観測者の眠気が増したことがわかる。また、観測前の平均得点3.14に近い得点が与えられている評価項目に”身体がだるくない”(3.03)があり、終了後の平均得点に近い得点が与えられている評価項目に”頭がぼんやりしている”(5.10)がある。このため、本実施の形態の照明制御方法により”身体がだるくない”状態から”頭がぼんやりしている”状態に、多くの観測者の状態が変化したと考えられる。以上より、本実施の形態の照明制御方法は誘眠効果を有することが確認された。
【0091】
8.その他の変形例
本発明の一実施の形態に係る照明装置および照明制御装置の変形例を、図20及び図21に示す。図20に示す変形例は、観測者の覚醒状態を検知するためのセンサ25を枕部分に設けた例であり、図21に示す変形例はセンサ25を、例えばマッサージ用の椅子40の背もたれ部分に設けた例を示す。
【0092】
上記各変形例において、センサ25は制御部20に接続されており、センサ25により検知した観測者の覚醒状態から、観測者が睡眠状態に入ったと判断すると、自動的に光源10の発光を停止し、消灯する。センサ25は、例えば観測者の脳波データを取得する。取得した脳波データを周波数解析することにより、観測者の覚醒レベルを評価することができる。例えば、後頭部から出るα波を検出し、α波が減少したことをもって、観測者が睡眠状態に入ったと判断する。また、センサ25は、例えば心電図データを取得するように構成してもよい。取得した心電図データから、心拍数及び心拍のゆらぎを周波数解析することによっても、観測者の覚醒レベルを評価することができる。
【0093】
これら変形例のように、観測者(ユーザ)の覚醒状態を検知し、睡眠状態に入ったと判断すると自動的に消灯するように構成することにより、ユーザの睡眠を妨げず、かつ節電することができる。
【0094】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光源の点灯期間を順に少なくとも呼吸調整期間と順応対応期間に分割し、呼吸調整期間では、光源の発光面の輝度変化の1周期における最小輝度LMIN1に対する最大輝度LMAX1の輝度比C1(=LMAX1/LMIN1)が一定の値に実質的に等しくなるように光源を制御し、順応対応期間では、光源の発光面の輝度変化の1周期における最小輝度LMIN2に対する最大輝度LMAX2の輝度比C2(=LMAX2/LMIN2)が輝度比C1よりも小さい一定の値に実質的に等しくなり、かつ、最大輝度LMAX2は暗順応曲線Rに沿って変化するように光源を制御するので、閉眼状態の観測者が、照明光の光量の変化に合わせて呼吸のリズムを整えることを容易にするとともに、容易に入眠することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態における照明装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 観測者がベッドに寝ながら、照明装置からの照明光を観測している様子を示す図である。
【図3】 本発明の一実施の形態による照明制御方法の原理を示す図である。
【図4】 人間の視覚の特性を説明する図である。
【図5】 人間の視覚の特性を説明する図である。
【図6】 本発明の一実施の形態による照明制御方法に基づく、光源の発光面の輝度比の時間変化の一例を示す図である。
【図7】 実験環境の一例を示す図である。
【図8】 輝度比に対する時間差の実験結果を示す図である。
【図9】 輝度比に対する応答率の実験結果を示す図である。
【図10】 輝度比に対する主観評価値の実験結果を示す図である。
【図11】 輝度比に対する心理確率の実験結果を示す図である。
【図12】 人間の暗順応曲線Rの一例を示す図である。
【図13】 本発明の一実施の形態における暗順応曲線Rを示す図である。
【図14】 本発明の一実施の形態における暗順応曲線Rの例を示す図である。
【図15】 本発明の一実施の形態における暗順応曲線Rの好ましい範囲を示す図である。
【図16】 本発明の一実施の形態における光源の発光面の輝度の時間的変化の一例を示す図である。
【図17】 本発明の一実施の形態における光源の発光面の輝度の時間的変化の一例を示す図である。
【図18】 眼面照度ごとの順応時間と”不快を感じない確率”との関係を示す図である。
【図19】 本発明の一実施の形態における輝度変化の具体例を示す図である。
【図20】 本発明の一実施形態における照明装置の変形例を示す図である。
【図21】 本発明の一実施形態における照明装置の他の変形例を示す図である。
【符号の説明】
1 照明装置
1a 台座
1b 電源線
10 光源
10a 遮光面
10b 発光面
20 制御部
22 調光信号生成部
24 調光点灯装置
25 センサ
30 観測者(ユーザ)
40 ベッドまたは椅子
50 照明光
60 実験者
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an illumination device, an illumination control device, and an illumination control method that periodically change the luminance of illumination light.
[0002]
[Prior art]
With the aim of realizing a comfortable lighting environment, the inventors of the present application have studied a lighting device and a lighting control method that change the luminance of the lighting light at a frequency close to a breathing rhythm. In the study, if the amount of change in the brightness of the illumination light per cycle, that is, the ratio of the maximum brightness to the minimum brightness per cycle, is different, humans will receive from the illumination light when directly observing the change in the illumination light I found a different impression.
[0003]
Therefore, in order to achieve the optimal change in illumination light according to the human action situation (for example, adjusting the rhythm of breathing or relaxing the observer), the brightness of the illumination light according to the human action situation We examined how to change the luminance ratio of the maximum luminance to the minimum luminance per cycle. As a result, when the observer directly observes the illumination light, it is easy for the user (observer) to adjust the breathing rhythm in accordance with the change in the brightness of the illumination light, and the user can easily relax. Have developed a lighting device and a lighting control method (Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-96809
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
One of the situations where humans need to be relaxed is a sleep state. If you can't relax when you fall asleep, you won't be able to get enough sleep comfortably, and in some cases you will suffer from insomnia. Therefore, if the lighting device can be used at the time of falling asleep, the user can easily fall asleep and a comfortable sleep can be obtained.
[0006]
It is normal to close the eyes when falling asleep, and it is desirable to remove as much of the dazzling light as possible. Therefore, at the time of falling asleep, it is necessary to reduce the amount of illumination light as much as possible to make it dark.
[0007]
In order to make it easy for the user to adjust the rhythm of breathing to the change in the amount of illumination light when using the lighting device, in addition to being able to perceive the illumination light through the eyelid even in the closed eye state, the user does not feel dazzling Thus, the amount of illumination light must be sufficiently small, that is, sufficiently dark. Furthermore, at that time, it is necessary to consider the dark adaptation function of human vision. The dark adaptation function means that the sensitivity of human eyes increases so that an object can be seen well in a dark place where the amount of illumination light is small. When the user falls asleep, the user is in an extremely dark environment with his eyes closed, so it is clear that dark adaptation progresses considerably over time. As a result, the sensitivity of vision increases with the passage of time, and the illumination light that was initially appropriate gradually becomes dazzling, which may hinder sleep falling asleep.
[0008]
The conventional lighting device does not consider use during sleep, particularly the dark adaptation function of human vision. Therefore, when using during sleep, control in consideration of the dark adaptation function of vision is required. .
[0009]
An object of the present invention is to provide an illumination device, an illumination control device, and an illumination control method that allow a user to adjust the rhythm of breathing in accordance with a change in luminance of illumination light and that are also suitable for use during sleep. .
[0010]
[Means for Solving the Problems]
An illuminating device according to the present invention is an illuminating device including a light source and a control unit that controls the light source so that luminance of a light emitting surface of the light source periodically changes. The lighting period is divided into at least a breathing adjustment period and an adaptation corresponding period in order, and in the breathing adjustment period, the minimum luminance L in one cycle of the luminance change of the light emitting surface of the light source. MIN1 Maximum luminance L for MAX1 Luminance ratio C1 (= L MAX1 / L MIN1 ) Is substantially equal to a certain value, and the light source is controlled, and in the adaptation corresponding period, the minimum luminance L in one cycle of the luminance change of the light emitting surface of the light source. MIN2 Maximum luminance L for MAX2 Luminance ratio C2 (= L MAX2 / L MIN2 ) Substantially equal to a certain value smaller than the luminance ratio C1, and the maximum luminance L MAX2 Controls the light source so that it changes along the dark adaptation curve R.
[0011]
Further, the control unit sequentially divides the lighting period of the light source into at least the breathing adjustment period, the transition period, and the adaptation corresponding period, and in the transition period, the minimum luminance in one cycle of the luminance change of the light emitting surface of the light source L MIN3 Maximum luminance L for MAX3 Luminance ratio C3 (= L MAX3 / L MIN3 ) Is preferably controlled so that the luminance ratio C1 gradually decreases from the luminance ratio C1 to the luminance ratio C2.
[0012]
The range of the luminance ratio C1 is preferably 10 <C1 ≦ 100, and the range of the luminance ratio C2 is preferably 6 <C2 ≦ 100.
[0013]
The dark adaptation curve R has a luminance value L2 that decreases monotonously as time elapses from the luminance value L1 at the start of the adaptation corresponding period, and is smaller than the luminance value L1 and larger than L1 / 10. The time from the start of the adaptation corresponding period is t (minutes), and the time required for the dark adaptation curve R to reach from the luminance value L1 to the luminance value L2 is AT (minutes). As 0 ≦ t <5,
L1 x (L2 / L1) t / AT ≦ L ≦ L1
Satisfying 5 ≦ t ≦ AT,
L1 x (L2 / L1) t / AT ≦ L
≦ L1- (L1-L2) × (t-5) / (AT-5)
It is preferable that the curve satisfies the above.
[0014]
The luminance value L2 is preferably L1 / 2 or less and L1 / 10 or more.
[0015]
Further, it is preferable that a sensor for detecting the wakefulness state of the observer is further provided, and that the light emission of the light source is automatically stopped when it is determined that the observer has entered a sleep state.
[0016]
Moreover, it is preferable that the said sensor acquires an observer's brain wave data and detects an observer's arousal state.
[0017]
Or it is preferable that the said sensor acquires an observer's electrocardiogram data and detects an observer's arousal state.
[0018]
The illumination control device of the present invention is an illumination control device that controls the light source so that the luminance of the light emitting surface of the light source changes periodically, and the lighting period of the light source is sequentially set to at least a breathing adjustment period and an adaptation corresponding period. In the respiration adjustment period, the minimum luminance L in one cycle of the luminance change of the light emitting surface of the light source is divided. MIN1 Maximum luminance L for MAX1 Luminance ratio C1 (= L MAX1 / L MIN1 ) Is substantially equal to a certain value, and the light source is controlled, and in the adaptation corresponding period, the minimum luminance L in one cycle of the luminance change of the light emitting surface of the light source. MIN2 Maximum luminance L for MAX2 Luminance ratio C2 (= L MAX2 / L MIN2 ) Substantially equal to a certain value smaller than the luminance ratio C1, and the maximum luminance L MAX2 Controls the light source so that it changes along the dark adaptation curve R.
[0019]
Further, it is preferable that a sensor for detecting the wakefulness state of the observer is further provided, and that the light emission of the light source is automatically stopped when it is determined that the observer has entered a sleep state.
[0020]
The lighting control method of the present invention includes: In lighting control equipment An illumination control method for controlling the light source so that the luminance of the light emitting surface of the light source changes periodically, The controller of the lighting control device The lighting period of the light source is divided into at least a breathing adjustment period and an adaptation corresponding period in order, and in the breathing adjustment period, the minimum luminance L in one cycle of the luminance change of the light emitting surface of the light source. MIN1 Maximum luminance L for MAX1 Luminance ratio C1 (= L MAX1 / L MIN1 ) Is substantially equal to a certain value, and the light source is controlled, and in the adaptation corresponding period, the minimum luminance L in one cycle of the luminance change of the light emitting surface of the light source. MIN2 Maximum luminance L for MAX2 Luminance ratio C2 (= L MAX2 / L MIN2 ) Substantially equal to a certain value smaller than the luminance ratio C1, and the maximum luminance L MAX2 Controls the light source so that it changes along the dark adaptation curve R.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, components having substantially the same function are denoted by the same reference numerals for the sake of simplicity. In addition, the present invention should not be construed as being limited to the following embodiments.
[0022]
1. Configuration of lighting device
A configuration of a lighting device according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a lighting apparatus 1 according to the present embodiment. The lighting device 1 includes a light source 10 and a control unit 20 that controls the light source 10 so as to periodically change the luminance of the light emitting surface of the light source 10.
[0023]
The control unit 20 includes a dimming signal generation unit 22 that generates a dimming signal, and a dimming lighting device 24 that controls the luminance of the light emitting surface of the light source 10 according to the dimming signal transmitted from the dimming signal generation unit 22. And. The dimming signal generation / transmission function of the dimming signal generation unit 22 is realized by, for example, a computer (CPU). The dimming signal generation unit 22 outputs a voltage signal (for example, a voltage signal of 0 to 5 V) that changes over time to the dimming lighting device 24 as a dimming signal. The dimming / lighting device 24 converts the change in the voltage signal output from the dimming signal generation unit 22 into a change in the current value supplied to the light source 10, and supplies the current to the light source 10. The light source 10 changes the luminance of the light emitting surface according to the magnitude of the current supplied from the dimming / lighting device 24. In other words, the luminance of the light emitting surface of the light source 10 changes corresponding to the change in the voltage of the dimming signal generated by the dimming signal generation unit 22.
[0024]
As the light source 10, any light source such as an incandescent bulb, a fluorescent lamp, a bulb-type fluorescent lamp, a high-intensity discharge lamp, an LED light source, an organic EL light source, or the like can be used as long as dimming can be realized.
[0025]
FIG. 2 schematically shows a state in which the observer (user) 30 observes the illumination light 20 from the light source 10 of the illumination device 1 while sleeping on the bed 40. The lighting device 1 includes a control unit 20 in a pedestal 1a, and the control unit 20 includes an outlet 1b for connection to a power source. The luminance of the illumination light 50 changes periodically in conjunction with the periodic change of the luminance of the light emitting surface of the light source 10.
[0026]
In the example shown in FIG. 2, the lighting device 1 is in the form of a floor stand, but the lighting device 1 is not limited to this form, and may be a short stand with a handle such as a desk stand, or on the ceiling. It may be a ceiling light to be attached, a lighting device for general lighting of a pendant type, a lighting device for partial illumination such as a downlight attached to the ceiling, and the like. Further, it goes without saying that the illumination device 1 may be a type of illumination device that has a shape that covers the eyes of the observer 30 such as a head-mounted display, glasses, and an eyepatch and that illuminates the eyes of the observer 30. Nor. Moreover, the control part 20 and the light source 10 may be comprised separately. When the control unit 20 and the light source 10 are configured separately, the control unit 20 can be used with any type of light source 10 and function as an illumination control device that controls the light source 10.
[0027]
Here, it is assumed that the observer 30 breathes in accordance with the change in the luminance of the illumination light 50. For example, it is assumed that the observer 30 inhales during a period from when the illumination light 50 is darkest to the brightest, and exhales during a period from when the illumination light 50 is brightest to the darkest. In addition, the observer 30 may exhale during a period from when the illumination light 50 is darkest to when it is brightest, and breathe during a period when the illumination light 50 is brightest until it becomes darkest.
[0028]
Thus, by breathing in accordance with the change in the luminance of the illumination light 50, the observer 30 can adjust the breathing rhythm. Thereby, the relax degree of the observer 30 is improved. Here, in this specification, “relaxation” includes not only stress relief but also a feeling of good sleep.
[0029]
In FIG. 2, the control unit 20 is housed inside the base 1 a of the lighting device 1, but may be housed inside a case or the like provided in the middle of the power supply line 1 b of the lighting device 1. good. Moreover, when the light source 10 is a light bulb-type fluorescent lamp provided with a lighting circuit, the lighting circuit portion may include the control unit 20.
[0030]
2. Principle of lighting control method
Next, the principle of the illumination control method according to this embodiment will be described. FIG. 3 schematically shows the principle of the illumination control method according to the present embodiment. In the illumination control method according to the present embodiment, the lighting period of the light source 10 is divided into at least a “respiration adjustment period” and an “adaptation corresponding period”. The adaptation response period is a period later in time than the breathing adjustment period.
[0031]
The observer 30 observes the illumination light 50 with the eyes closed. In the respiration adjustment period, the light source 10 is arranged so that the observer 30 with his eyes closed can easily adjust the respiration, that is, the illumination light 50 becomes “illumination light with which the observer with his eyes closed can easily respiration”. The brightness of the light emitting surface is controlled. Further, during the adaptation period, the light source 10 emits light so that the observer 30 whose eyes are closed is likely to fall asleep, that is, the illumination light 50 is “illumination light where the observer whose eyes are closed easily fall asleep”. The brightness of the surface is controlled. At this time, if illumination light having the same luminance is continuously irradiated for a long time, the above-mentioned dark adaptation function may result in “illumination light that makes it easy for an observer with eyes closed to fall asleep”. For this reason, in the adaptation response period, the luminance of the illumination light gradually decreases corresponding to the dark adaptation, and always provides “illumination light in which an observer who closes his eyes can easily fall asleep”.
[0032]
The adaptation corresponding period may be a period immediately following the breath adjustment period, but it is preferable that a transition period is provided between the breath adjustment period and the adaptation corresponding period. During this transition period, the illumination light 50 presented to the observer 30 gradually changes from “illumination light that allows an observer with closed eyes to easily breathe” to “illumination light that allows an observer with closed eyes to easily fall asleep”. The luminance of the light emitting surface of the light source 10 is controlled so as to change.
[0033]
Thus, according to the illumination control method according to the present embodiment, the observer 30 who has closed his eyes adjusts the breathing rhythm in accordance with the change in the luminance of the illumination light 50 in the breathing adjustment period, and then the adaptation corresponding period. It becomes possible to fall asleep at.
[0034]
Whether or not an observer with closed eyes can easily respire can be expressed only by a statistical method (for example, probability) because it is based on the psychological effect of the observer. Here, when the luminance of the illumination light is changed periodically, more than 50% of the plurality of observers say that the illumination light that says “it is easy to breathe with the eyes closed” It is defined as “illumination light that makes it easy for the observer to adjust breathing”. For example, when 10 observers observe the illumination light with their eyes closed, the illumination light that more than 5 observers answered, “Easy to adjust breathing with eyes closed” It is defined as “illumination light that makes it easy for an observer who has closed a breath to adjust”.
[0035]
Moreover, the illumination light is an obstacle to falling asleep when the illumination light feels dazzling or a change is felt intensely, resulting in an uncomfortable feeling. Therefore, when the brightness of the illumination light is changed periodically, more than 50% of the plurality of observers will receive the illumination light that says “not uncomfortable with eyes closed” It is defined as “lighting light that is easy to fall asleep”.
[0036]
3. Brightness ratio control
Next, in the illumination control method according to the present embodiment, the minimum luminance L in one cycle of the luminance change of the light emitting surface of the light source 10. MIN Maximum luminance L for MAX Luminance ratio C (= L MAX / L MIN ) Will be explained together with the characteristics of human vision.
[0037]
FIG. 4 is a diagram illustrating human visual characteristics. When human vision is stimulated by light, the stimulus is transmitted through nerves and transmitted to the brain. The magnitude of the stimulus transmitted to the brain is not proportional to the luminance of the light source, but is proportional to the logarithm of the luminance. FIG. 4 shows how a person perceives the illumination light when the person sees the illumination light whose luminance changes periodically along a sine waveform.
[0038]
FIG. 5 is a diagram illustrating how the two illumination lights X1 and X2 are perceived by a human. Although the illumination lights X1 and X2 are illumination lights that change periodically, the perceived amount is proportional to the logarithmic value as described above. Therefore, the magnitude (amplitude) of the change is in one cycle as shown in FIG. It is determined by the ratio of the maximum brightness and the minimum brightness. That is, if the ratio between the maximum luminance and the minimum luminance is the same, the illumination lights X1 and X2 are perceived as illumination lights having the same amplitude. Therefore, the magnitude of the change in the illumination light perceived by the observer in the illumination device that changes in luminance must be considered as a ratio, not a difference between the maximum luminance and the minimum luminance.
[0039]
Although the above description is about the case where the illumination light is observed in the open eye state, the same can be said when the illumination light is perceived through the eye lid in the closed eye state. In the closed eye state, light that permeates through the eye lid is perceived, but since the human eye lid is considered as a filter for incident light, the amount of light that is transmitted is proportional to the illumination on the eye lid (eye surface illumination). To do. If the light source has the same brightness at the same distance, the illuminance is proportional to the brightness, so the ocular illuminance ratio is the same as the brightness ratio of the light source. That is, the magnitude (amplitude) of the change in illumination light can be considered by the luminance ratio of the light source even in the closed eye state.
[0040]
When the amplitude of the brightness change of the perceived illumination light is large, that is, the brightness ratio is large, the illumination light imposes a heavy burden on vision and disturbs falling asleep. However, the periodic change of the illumination light is easy to understand, and it is easy to match the breathing rhythm with the change in the brightness of the illumination light. On the other hand, when the amplitude of the illumination light is small, that is, the luminance ratio is small, it becomes difficult to match the rhythm of respiration with the luminance change of the illumination light, but sleep is easy. Therefore, appropriately controlling the luminance ratio of the light source provides “illumination light that makes it easier for an observer with closed eyes to adjust their breathing” during the breathing adjustment period, and “when an observer with closed eyes falls asleep during the adaptation period. This is important for providing easy-to-use illumination light.
[0041]
In the lighting control method according to the present embodiment, the minimum luminance of the light emitting surface of the light source in one cycle of the periodic change in luminance is set to L during the breathing adjustment period. MIN1 , Maximum brightness L MAX1 As the minimum luminance L MIN1 Maximum luminance L for MAX1 Luminance ratio C1 (= L MAX1 / L MIN1 ) Is controlled so that the illumination light has a substantially constant value. Further, in the adaptation corresponding period, the minimum luminance of the light emitting surface of the light source in one cycle of the periodic change in luminance is expressed as L MIN2 , Maximum brightness L MAX2 As the minimum luminance L MIN2 Maximum luminance L for MAX2 Luminance ratio C2 (= L MAX2 / L MIN2 ) Is controlled so that the illumination light is substantially equal to a certain value smaller than the luminance ratio C1. Such control of the illumination light is achieved by controlling the light source 10. Here, in the present specification, the “substantially constant value” means including not only the case of “perfectly matching” but also the case of “different” by an error that can be caused by a normal design. To do. In addition, when a transition period is provided between the breathing adjustment period and the adaptation-corresponding period, the minimum luminance of the light emitting surface of the light source in one cycle of the luminance periodic change is set to L in the transition period. MIN3 , Maximum brightness L MAX3 As the minimum luminance L MIN3 Maximum luminance L for MAX3 Luminance ratio C3 (= L MAX3 / L MIN3 ) Gradually decreases from the luminance ratio C1 to the luminance ratio C2.
[0042]
However, when the minimum luminance is 0, the luminance ratio cannot be calculated. When the maximum brightness is very close to 0, no matter how much the brightness ratio is increased (the minimum brightness is reduced), it cannot be perceived, and the meaning of using the brightness ratio related to perception is lost. In general, since the luminance value is not discussed in the last three digits for perception, in this embodiment, even when the minimum luminance is 0.01 or less, the luminance is calculated as the minimum luminance ≈ 0.01. Let's calculate the ratio. For example, when the maximum luminance is 0.1 and the minimum luminance is 0, the minimum luminance is 0.01 and the luminance ratio is 10, and when the maximum luminance is 0.1 and the minimum luminance is 0.005, the minimum luminance is 0. 01 is a luminance ratio of 10.
[0043]
An example of such luminance ratio control is shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 6 represents elapsed time, and the vertical axis represents the luminance of the light source. In FIG. 6, L MAX1 , L MIN1 , L MAX2 , L MIN2 Each is constant, but is not limited to this. As will be described later, in this embodiment, L MAX2 , L MIN2 Has a period that changes over time. L MAX1 , L MIN1 May be changed. However, the luminance ratios C1 and C2 are constant.
[0044]
4). Brightness ratio design
In order to realize the “illumination light that makes it easy for an observer with eyes closed to breathe” and “illumination light that makes it easy for an observer with eyes closed to relax” described with reference to FIG. 3, the luminance shown in FIG. It is important to design the ratios C1 and C2 corresponding to the closed eye state. In the present embodiment, the values of the luminance ratios C1 and C2 are designed based on experiments.
[0045]
FIG. 7 shows an example of an experimental environment used to design the values of the luminance ratios C1 and C2 shown in FIG. The control unit 20 controls the light source 10 so that the luminance of the light emitting surface 10b of the light source 10 changes periodically. By changing the parameter value set by the experimenter (operator) 60 in the control unit 20, it is possible to change the luminance of the light emitting surface 10 b of the light source 10. The observer 30 observes the illumination light 50 from the light source 10 with the eyelids closed. Here, between the light source 10 and the observer 30, a light shielding plate 10 a that restricts illumination light other than the light emitting surface 10 b out of the illumination light 50 emitted from the light source 10 is provided. Further, the light emitting surface 10b is made sufficiently large so that the diffused light is uniformly irradiated on the eyelid of the observer 30 in the closed eye state. The maximum eye surface of the illumination light reaching the eye surface of the observer 30 by changing the distance between the light emitting surface 10b and the observer 30 and the wattage of the light source 10 and using an ND filter that reduces the light amount of the light source 10 The range from illuminance to minimum ocular illuminance (several thousand lx to several lx) was made as large as possible. In particular, when falling asleep, it is clear that the lower the illuminance of the illumination light, the lower the illuminance of the illumination light. I was able to do it. That is, for the purpose of falling asleep, all experimental conditions of the illuminance on the surface of the observer 30 reproduced when using a general lighting device within a practical range were examined. The light source was only the light source 10 and the periphery at the time of observation was dark. All of the plurality of observers 30 had normal vision and color vision.
[0046]
In the following, detailed description will be given of how to design the values of the luminance ratios C1 and C2 shown in FIG.
[0047]
In the illumination control method according to the present embodiment, it is most important that an observer with his eyes closed can synchronize respiration with a change in luminance of illumination light. In order to synchronize respiration, it is necessary to be able to perceive at least the luminance cycle of the illumination light with the eyes closed. In addition, in order to perceive the cycle of the luminance of the illumination light, it is important to be able to perceive the maximum luminance and the minimum luminance of the illumination light. That is, it is necessary to find a lower limit value of the luminance ratio value of the maximum luminance with respect to the minimum luminance per cycle, so that an observer with his eyes closed can perceive the maximum luminance and the minimum luminance of the illumination light. In addition, since it is thought that it becomes easy to adjust respiration so that the change of illumination light is easy to understand, below, the ease of understanding of the change of illumination light and the ease of matching of respiration will be equated.
[0048]
In order to make it easy for the observer to fall asleep during the adaptation period, it is necessary to reduce the burden on the observer's eyes as much as possible. Therefore, the lower limit value of the luminance ratio C2 in the adaptation-corresponding period is the lower limit of the value of the luminance ratio of the maximum luminance with respect to the minimum luminance per cycle that allows an observer with closed eyes to perceive the maximum luminance and the minimum luminance of illumination light. It becomes the same as the value.
[0049]
Under the experimental environment shown in FIG. 7, the luminance ratio C (= L) at which the observer 30 with his eyes closed can perceive the maximum luminance and the minimum luminance of the illumination light. MAX / L MIN An experiment for obtaining the lower limit value of L MAX Represents the maximum luminance per cycle on the light emitting surface of the light source 10, and L MIN Represents the minimum luminance per cycle on the light emitting surface of the light source 10. These brightness | luminances respond | correspond to the observer's eye surface illumination (illuminance of the illumination light irradiated to an eyelid) in a fixed distance from an illuminating device. That is, the ratio between the minimum luminance and the maximum luminance is equal to the ratio between the minimum eye surface illuminance and the maximum eye surface illuminance. In the experiments shown in FIGS. 8 to 10 described below, four types of eye surface illuminances of 4 lx, 2 lx, 1 lx, and 0.5 lx were used. These ocular illuminances are achieved by controlling the luminance of the light source to be relatively the same.
[0050]
Ask each of the eight eyes-closed observers to respond when they feel that the brightness of the illumination light (more precisely, the illuminance on the surface of the eye) is maximum. The difference from the time at which the brightness of the is physically maximum was measured. It also asks for a response when it feels that the brightness of the illumination light (more precisely, the illuminance on the eye surface) is minimum, and the time when the observer responds and the time when the brightness of the illumination light is physically minimum The difference was measured.
[0051]
The same experiment was repeated five times for one observer. However, some observers may not be able to determine whether the luminance of the illumination light is maximum or minimum because the eyes are closed. As a result, the number of responses made by the observer varied. The average value of the measurement results of the response time for one observer was taken as the measurement result for that observer.
[0052]
The experimenter experimented by changing the luminance ratio of the light source in various ways. The button was pressed at the moment when the observer felt that the brightness of the illumination light was maximum or minimum with the eyes closed, and the time TS at that time was recorded. On the other hand, the luminance of the illumination light was measured, and the time TL when the measured luminance was maximum or minimum was recorded. The difference ΔT was calculated as ΔT = | TS−TL |.
[0053]
Here, the meaning of TS and ΔT will be described. An observer observes a change in luminance of illumination light in a closed eye state and adjusts respiration according to the observation result. Therefore, the time TS indicating the moment when the observer feels that the luminance of the illumination light is maximum is considered to be substantially the same as the time when the observer starts to exhale. Therefore, ΔT is considered to be the difference between the time when the observer starts to exhale and the time when the luminance of the illumination light becomes maximum. Therefore, as ΔT becomes smaller, the difference between the time when the observer starts to exhale and the time when the luminance of the illumination light becomes maximum becomes smaller, so the change in the luminance of the illumination light and the breathing of the observer are synchronized. It is thought that. Similarly, the time TS indicating the moment when the observer feels that the brightness of the illumination light is minimum is considered to be substantially the same as the time when the observer starts to breathe. Therefore, ΔT is considered to be the difference between the time when the observer starts to breathe and the time when the luminance of the illumination light is minimized. Therefore, as ΔT becomes smaller, the difference between the time when the observer starts to breathe and the time when the luminance of the illumination light becomes maximum becomes smaller, so the change in the luminance of the illumination light and the breathing of the observer are synchronized. It is thought that.
[0054]
As described above, depending on the observer, it may be impossible to determine whether the luminance of the illumination light is maximum or minimum because of the closed eye state. Therefore, it is considered that the number of responses is highly correlated with the fact that the observer who closed his eyes was able to perceive the maximum and minimum brightness of the illumination light. Therefore, a response rate RS was calculated by multiplying the number of times of response to the number of times of the presented illumination light by 100.
[0055]
The experimental results are shown in FIGS. L MIN There was no difference in the results for the four types of 4lx, 2lx, 1lx, and 0.5lx. MIN FIG. 8 (a), FIG. 9 (a), and FIG. 10 (a) show the results when 4 is 1x. MIN FIG. 8B, FIG. 9B, and FIG. 10B show the results when is 0.5 lx.
[0056]
FIGS. 8A and 8B show experimental results regarding ΔT and the luminance ratio C2 of the illumination light in the adaptation corresponding period. 8A and 8B, the horizontal axis represents the luminance ratio C2 (= L MAX2 / L MIN2 ) On the logarithmic axis, and the vertical axis shows the difference ΔT (seconds). The square marks are the results when the luminance of the illumination light is maximum, and the circles are the results when the luminance of the illumination light is minimum. 8A and 8B, as the luminance ratio C2 increases, the difference ΔT monotonously decreases in both cases where the luminance is maximum and minimum. In addition, when the luminance is minimum, the difference ΔT becomes almost constant when the luminance ratio C2 is 4 or more. On the other hand, when the luminance is maximum, it can be seen that when the luminance ratio C2 is 6 or more, an inflection point of the difference ΔT is seen and gradually becomes constant. Therefore, when the luminance ratio C2 is 6 or more, the determination time when the observer who closes his / her eyes maximizes and minimizes the luminance of the illumination light becomes substantially constant.
[0057]
FIGS. 9A and 9B show experimental results regarding the response rate RS (%) and the luminance ratio C2 of the illumination light. In FIG. 9, the horizontal axis indicates the luminance ratio C2 by a logarithmic axis, and the vertical axis indicates the response rate RS (%). The square marks are the results when the luminance of the illumination light is maximum, and the circles are the results when the luminance of the illumination light is minimum. 9 (a) and 9 (b), it was found that when the luminance ratio C2 is 4 or more, the response rate RS is constant at about 90% in both the case where the luminance is maximum and the case where the luminance is minimum. .
[0058]
From the results of FIGS. 8 and 9, when the luminance ratio C2 is 6 or more, it is possible to determine when the luminance of the illumination light is maximum and minimum even when the observer is in an eye-closed state, and the response rate RS is 90. It became clear that an observer with closed eyes can synchronize respiration with changes in the intensity of illumination light. From the above, the minimum luminance L per cycle of the periodic change of the illumination light in the present embodiment. MIN2 Maximum luminance L for MAX2 Luminance ratio C2 (= L MAX2 / L MIN2 ) Must satisfy 6 ≦ C2. As described above, since C2 ≦ C1, the luminance ratio C1 in the breathing adjustment period is naturally 6 ≦ C1.
[0059]
Then, the result of having examined the luminance ratio C1 in the respiration adjustment period is shown. In designing the luminance ratio C1 during the introduction period, it is important that an observer who closes his eyes can easily breathe with the change in luminance of the illumination light. Since the ease of respiration can be equated with the ease of understanding the change in illumination light, each of the eight observers observed the illumination light 50 from the light source 10 with the eyelids closed. A subjective evaluation was made on whether or not the observer could easily understand the change in the brightness of the illumination light. The evaluation was made in four stages: “I understand well”, “I understand”, “I don't understand”, and “I don't know”. For each evaluation, points of +3, +2, +1, 0 were given in order, and the average value of 8 observers was calculated. An evaluation with an average score of 2 or more is equivalent to an observer evaluating “well understood” or “understood” with a psychological probability of 50% or more. The illumination condition when the score of the evaluation item is 2 or more is defined as “illumination condition that allows the change in brightness of the illumination light to be well understood when the eye is closed”, and “illumination light that makes it easy for an observer with eyes closed to breathe” .
[0060]
FIGS. 10A and 10B show the results of the observer's subjective evaluation regarding “whether or not the observer with his eyes closed can easily understand the change in the luminance of the illumination light”. The horizontal axis indicates the luminance ratio C1 with a logarithmic axis, and the vertical axis indicates the subjective evaluation value. As is clear from FIG. 10, the luminance ratio C1 is 10, and the subjective evaluation is 2 or more. Therefore, it has been found that when the luminance ratio C1 is larger than 10, an observer who closes his eyes evaluates that the change in luminance of the illumination light is easy to understand. From the above, in the respiratory adjustment period, the minimum luminance L per cycle of the periodic change of the illumination light MIN1 Maximum luminance L for MAX1 Luminance ratio C1 (= L MAX1 / L MIN1 ) Satisfies 10 <C1 in order to present “illumination light that allows an observer with closed eyes to easily breathe”.
[0061]
Next, in order to present “illumination light that makes it easy for an observer with closed eyes to fall asleep” during the adaptation period, the luminance that does not make the observer 30 with closed eyes feel uncomfortable under the experimental environment shown in FIG. Ratio C (L MAX / L MIN An experiment was conducted to determine the upper limit value. Each of the seven observers was asked to observe the illumination light 50 from the light source 10 while changing the luminance ratio C within a predetermined range, and was asked to answer the upper limit value of the luminance ratio C without feeling uncomfortable.
[0062]
FIG. 11 shows the experimental results. In FIG. 11, the horizontal axis indicates the luminance ratio C on a logarithmic axis, and the vertical axis indicates the probability (%) that the observer does not feel uncomfortable. Using the experimental apparatus shown in FIG. 7, “no discomfort” or “discomfort” with respect to the perception observed for a high range of ocular illuminance and ocular illuminance ratio under the same experimental conditions. Asked me to make a choice. The percentage of the number of people who answered “no discomfort” for each condition was calculated, and it was defined as the probability (%) of “no discomfort”. In other words, if 4 people answered “No discomfort”, 4/7 × 100 = 57%. From FIG. 11, even when the luminance ratio C increases, the observer who closed his eyes does not “feel uncomfortable” until the luminance ratio C reaches 15. When the luminance ratio C exceeds 15, the probability that an observer who has closed his eyes will not feel uncomfortable decreases monotonously. The probability that an observer who closes his eyes with the luminance ratio C is “not feeling uncomfortable” is 75%. When this curve is extrapolated, the probability that an observer who closes his eyes with a luminance ratio C of 50 feels “no discomfort” is less than 60%, and when the luminance ratio C exceeds 100, the probability is less than 50%. Therefore, it can be seen that the probability that the observer who has closed his eyes does not feel uncomfortable becomes 50% or more when both the respiratory adjustment period and the adaptation response period are C ≦ 100.
[0063]
From the above, the luminance ratio C2 in the adaptation corresponding period needs to be designed to satisfy C2 ≦ 100. Moreover, it is preferable that the luminance ratio C1 in the breathing adjustment period is also designed to satisfy C1 ≦ 100. Therefore, the luminance ratio C1 in the breathing adjustment period is designed to satisfy 10 <C1 ≦ 100, and C2 in the adaptation corresponding period is designed to satisfy 6 ≦ C2 ≦ 100.
[0064]
In addition, since the probability that an observer who closes his eyes when the luminance ratio C is 50 does not feel uncomfortable is 60%, the luminance ratios C1 and C2 are not to cause discomfort to more people. Are preferably designed so as to satisfy C1 ≦ 50 and C2 ≦ 50, respectively. Therefore, it is more preferable that the luminance ratio C1 is designed to satisfy 10 <C1 ≦ 50, and the luminance ratio C2 is designed to satisfy 6 ≦ C2 ≦ 50.
[0065]
Furthermore, since the probability that an observer who closes his eyes when the luminance ratio C is 30 does not feel uncomfortable is 75%, the luminance ratios C1 and C2 are not necessary in order to prevent more people from feeling uncomfortable. More preferably, the upper limit values of are designed so as to satisfy C1 ≦ 30 and C2 ≦ 30, respectively. Therefore, it is more preferable that the luminance ratio C1 is designed to satisfy 10 <C1 ≦ 30, and the luminance ratio C2 is designed to satisfy 6 ≦ C2 ≦ 30.
[0066]
In addition, since the probability that an observer who closes his eyes with the luminance ratio C is “not feeling uncomfortable” is 100%, in order not to cause discomfort to more people, the upper limit values of the luminance ratios C1 and C2 Are more preferably designed to satisfy C1 ≦ 15 and C2 ≦ 15, respectively. Therefore, it is even more preferable that the luminance ratio C1 is designed to satisfy 10 <C1 ≦ 15 and the luminance ratio C2 satisfies 6 ≦ C2 ≦ 15.
[0067]
5. Maximum brightness control
Next, control of the maximum luminance in the present embodiment will be described together with a human dark adaptation function.
[0068]
In general, changes in visual sensitivity due to dark adaptation are expressed by dark adaptation curves. FIG. 12 shows an example of the dark adaptation curve R. Humans cannot perceive light with a light amount below a certain limit value, and the light intensity at that limit is called a threshold value. The horizontal axis in FIG. 12 is the elapsed time from the start of adaptation, and the vertical axis shows the threshold value on a logarithmic scale. This means that the lower the threshold, the higher the visual sensitivity. Therefore, when the brightness of the illumination light is changed in the same form as the observer's dark adaptation curve R, the brightness of the illumination light always looks the same for the observer. As described above, even if the observer is in the closed state, the same applies if the luminance is equal to or higher than the threshold value in the closed eye state. In addition, as shown in FIG. 12, the dark adaptation proceeds abruptly for several minutes from the start, and generally proceeds from about 15 minutes to about 30 minutes after a pause.
[0069]
The dark adaptation curve R varies depending on the environment in which the same person adapts, that is, how much luminance is adapted. Moreover, it also differs depending on how much time and how much time there was before the adaptation started. However, as described above, adaptation continues until a time of at least 15 minutes and at most about 30 minutes has elapsed. Also, when adapting to a relatively low luminance, the sensitivity increases by about 10 to 100 times even after the first rapid progress is completed.
[0070]
In the present embodiment, the maximum luminance of the illumination light is decreased along the dark adaptation curve R in the adaptation response period so that the observer does not feel the illumination light dazzling. However, as described above, since the dark adaptation curve R is not uniquely determined, the dark adaptation curve in the present embodiment is defined as follows.
[0071]
In the present embodiment, the adaptation corresponding period in which the maximum luminance changes along the dark adaptation curve R is after the respiratory adjustment period and the transition period. Therefore, since it is considered that the progress of the first sudden dark adaptation is finished in the adaptation correspondence period, the subsequent increase in sensitivity is about 100 times at the maximum. The adaptation proceeds for a maximum of 30 minutes including the first sudden increase in sensitivity, and the subsequent sensitivity becomes constant. Therefore, the dark adaptation curve in the present embodiment is such that when the luminance value at the start of the adaptation corresponding period is L1, it decreases monotonously with time from the luminance value L1, is smaller than the luminance value L1, and is L1 / 100. A curve that is constant in the vicinity of the larger luminance value L2. Note that “decrease monotonically” means that it always decreases with the passage of time or takes the same value. Since adaptation proceeds for about 30 minutes at the maximum, the dark adaptation curve R in the present embodiment takes the luminance value L2 before 30 minutes have elapsed from the start of the respiratory adjustment period. A solid curve in FIG. 13 is an example of the dark adaptation curve R in the present embodiment. The dark adaptation curve R does not accurately represent the visual sensitivity of the observer (user), but by changing the maximum luminance along such a curve, compared to the case where the luminance is not changed, Obviously, the illumination light is less likely to feel dazzling, making it easier for the observer to fall asleep.
[0072]
However, if the decrease in maximum brightness is too rapid compared to the actual sensitivity, the brightness may be below a threshold that can be perceived in the closed eye state, and part or all of the illumination light may not be perceivable. Generally, since the increase in sensitivity proceeds at least about 10 times, the luminance value L2 is preferably L1 / 10 or more.
[0073]
Further, in the dark adaptation curve R of the present embodiment, it is only necessary to monotonously decrease from the luminance value L1 to the luminance value L2, and the shape is not particularly limited. FIG. 14 shows a specific example of the dark adaptation curve. For example, as shown by the curve A1, the luminance value L1 and the luminance value L2 may be connected by a straight line. On the other hand, since the perceived brightness is a logarithmic value of luminance, if the luminance is decreased by an exponential function, it appears to humans as changing at a constant pace. Therefore, an exponential function passing through the luminance value L1 and the luminance value L2 may be used as in the curve A2. Alternatively, it may be reduced after imitating the original dark adaptation curve shown in FIG. 12, taking a constant value for about 1 to 5 minutes as shown by the curve A3. Even in this case, a straight line or an exponential function may be used for the decreasing portion. These curves are preferred dark adaptation curves in practicing the present invention.
[0074]
As shown in FIG. 14, if the time from the start of the adaptation corresponding period is t (minutes) and the time required for the dark adaptation curve R to reach the luminance value L2 from the luminance value L1 is AT (minutes), Until the curve A2 reaches the luminance value L2 from the luminance value L1, L = L1 × (L2 / L1) t / AT It is expressed. In addition, a curve in which the luminance difference is within ± 10% from the above curve at a part or all of the time looks practically almost the same as the original curve. Therefore, such a curve is also a preferable dark adaptation curve in practicing the present invention.
[0075]
Furthermore, if it is a curve passing through a region sandwiched between the curve A2 and the curve A3 shown in FIG. 14, it is considered that there is no significant difference in appearance from the curve A1, the curve A2, or the curve A3. FIG. 15 shows a hatched area between the curve A2 and the curve A3 that linearly decreases after the luminance value L1 is 5 minutes. Maximum luminance L along a curve passing through this region MAX Is also a preferable dark adaptation curve in practicing the present invention. In the hatched area in FIG. 15, the range of 0 ≦ t ≦ 5 is
L1 x (L2 / L1) t / AT ≦ L ≦ L1
The range of 5 ≦ t ≦ AT is
L1 x (L2 / L1) t / AT ≦ L
≦ L1- (L1-L2) × (t-5) / (AT-5)
Represented by
[0076]
6). Example of control
An example of the illumination light control method using the brightness ratio and the brightness control in this embodiment will be described with reference to FIG.
[0077]
The luminance ratio takes a constant luminance ratio C1 during the breathing adjustment period, gradually decreases during the transition period, and reaches a constant luminance value C2 smaller than C1. Thereafter, in the dark adaptation corresponding period, the maximum luminance L is maintained while maintaining the luminance ratio in one cycle at C2. MAX2 Varies along the dark adaptation curve R. As described above, C1 may satisfy 10 <C1 ≦ 100, and C2 may satisfy 6 <C2 ≦ 100.
[0078]
Since dark adaptation proceeds during the breathing adjustment period and the transition period, L MAX Is more preferable. In the example shown in FIG. 16, the maximum luminance L even during the transition period. MAX Is decreasing. Maximum luminance L during the transition period MAX For example, a linear decrease or an exponential function may be used as in the dark adaptation curve. Alternatively, a quadratic function or a cubic function may be used. Maximum luminance L not only during the transition period but also during the breathing adjustment period MAX May be reduced. However, the maximum luminance L is not necessarily before the adaptation period. MAX There is no need to reduce.
[0079]
Considering the actual sleep onset, a method of controlling the illumination light as a steady light after relaxation for a certain period of time is also considered. The steady illumination light referred to here is assumed to include zero light, that is, light extinction. FIG. 17A shows an example when the light is steady, and FIG. 17B shows an example of the illumination light when the light is turned off.
[0080]
7). Examples of more preferable control
Further experiments were performed to confirm the effect of the present invention and to find a more preferable control method. In the following description of the experiment, the illumination light will be described using the observer's eye surface illuminance. Further, the illuminance on the eye surface is achieved by controlling the luminance of the light source so as to be relatively the same.
[0081]
First, as an experiment on the adaptation response period in which the brightness follows the dark adaptation curve, an experiment equivalent to the experiment on the discomfort of the brightness ratio was performed by changing the observer's adaptation time for low illumination conditions. Seven observers were allowed to observe the illumination light with his eyes closed, and asked if the brightness of the illumination light felt uncomfortable. Although the illuminance ratio (luminance ratio) is only 10 times, this is just in the middle of the most preferable luminance ratio range, and is a value representative of the preferable luminance ratio range.
[0082]
FIG. 18 shows the result of the experiment. The vertical axis in FIG. 18 represents the probability (%) that the observer does not feel uncomfortable. A is the result with the maximum illumination intensity of 1 lx and the adaptation time of 5 minutes, B with the maximum illumination intensity of 1 lx and the adaptation time of 25 minutes, and C with the maximum illumination intensity of 0.1 lx and the adaptation time of 25 minutes. As can be seen from FIG. 18, the probability of “not feeling uncomfortable” was about 85% for A, 70% for B, and 100% for C. In addition, when the question “Whether breathing can be adjusted to the illumination light” was asked during the experiment, at least 85% or more of A, B, and C responded that they were able to adjust their breathing. did.
[0083]
As can be seen from FIG. 18A, the illumination light with the maximum illuminance of 1 lx is the illumination light that “not feels uncomfortable” with a probability of 85% in the state of adaptation for 5 minutes. When the lighting device of the present invention is actually used, it is considered that many users use it with such a large illuminance, and the effect of the illumination light “not feeling uncomfortable” is great with a probability of 85%. At that time, when the adaptation corresponding period is not provided, that is, when the same illumination light is continuously presented, the probability of “not feeling uncomfortable” decreases from 85% shown in A of FIG. 18 to 70% shown in B. On the other hand, when an adaptation period is provided and the illumination light is changed to illumination light having a maximum illuminance of 0.1 lx after 25 minutes, the probability of “not feeling uncomfortable” increases from 85% shown in FIG. 18A to 100% shown in C. .
[0084]
From the above experimental results, it is clear that the provision of the adaptation response period has the effect of increasing the probability that the observer will not feel uncomfortable. If the illuminance of the illumination light at the start of the adaptation response period is extremely low, there is a possibility that it cannot be perceived by an observer who has not progressed dark adaptation. From the above experimental results, if the maximum illuminance at the start of the adaptation response period is about 1 lx, the probability of “not feeling uncomfortable” is sufficiently high, and the rhythm of respiration can be matched to the change in illumination light. Since the illuminance depends on the distance between the light source and the observer, illumination light cannot be designed with strict illuminance even in this embodiment, but the illuminance at the distance normally used depends on the shape of the illumination device. It is possible to predict. For example, in the case of a ceiling light type lighting device, the luminance L1 is designed so that the illuminance is about 1 lx at a distance (about 2.5 m to 2 m) from a ceiling surface to a floor surface or a bed in a normal house. It is possible. Such illuminance design is generally performed even in a normal lighting device, and in this embodiment, it is preferable that the luminance L1 is designed so that the eye surface illuminance of the observer is about 1 lx. In addition, when the observer can change the position of the illumination device as described above, for example, in a stand-type illumination device for a bedside, the observer has a maximum eye surface illumination of about 1 lx at the start of the adaptation support period. It is thought that there are many cases where the device is arranged in the area.
[0085]
As described above, 1 lx is preferable as the maximum illuminance at the start of the adaptation response period, and it is expected that many observers will actually select it. In this case, it is preferable to design so that the “probability of feeling uncomfortable” does not decrease even when dark adaptation progresses after a sufficient amount of time has passed, at least as compared to the start of the adaptation response period.
[0086]
Referring to FIG. 18, when illuminating light having the same “probability of not feeling uncomfortable” of 85% after acclimatization for 25 minutes is assumed to be 85%, B having a maximum illuminance of 1 lx is 70% and C having a maximum illuminance of 0.1 lx. Is 100%, it is considered to be about 0.5 lx between B and C. Therefore, assuming that the maximum illuminance at the start of the adaptation period is 1 lx, the luminance L2 of the dark adaptation curve in the present embodiment is set to L1 / 2 or less, and if the maximum illuminance is changed to 0.5 lx or less, adaptation is supported. It is considered that the “probability of feeling uncomfortable” does not decrease compared to the beginning of the period. Therefore, as a design of L2 in the present embodiment, L2 is preferably set to L1 / 2 or less. As described above, since L2 is preferably L1 / 10 or more, more preferable ranges of L2 are L1 / 2 or less and L1 / 10 or more (L1 / 10 ≦ L2 ≦ L1 / 2).
[0087]
Next, in order to confirm the effect of the lighting control method of the present embodiment, a confirmation experiment of the sleep effect was performed. The illumination control method used in the experiment will be described with reference to FIG. FIG. 19 shows a change in luminance of the light source, and the luminance L1 is set to a luminance at which the observer's eye surface illuminance becomes 1 lx.
[0088]
In FIG. 19, the luminance ratio C1 = 15 in the breathing adjustment period and the luminance ratio C2 = 10 in the adaptation corresponding period. As the dark adaptation curve R, the curve A2 in FIG. 14 was used, and the period AT was 7 minutes. The respiratory control period is 45 seconds and the transition period is 135 seconds. Further, the maximum luminance at the start of the adaptation corresponding period is L1, the luminance ratio L2 is 0.3 × L1, the maximum luminance in the breathing adjustment period is 5 × L1, and the minimum luminance is 0.35 × L1. Further, the maximum value of the luminance is also decreased during the transition period, which decreases the maximum value of the luminance along a cubic function.
[0089]
The KSS method was used for evaluation of the sleep onset effect. The KSS method is a method for evaluating drowsiness by reporting items applicable to one's own state among 22 items representing the state of the observer such as “thought is dull”. Each item is given a score, and the average score of items reported by the observer is used for evaluation. The score corresponds to an evaluation value obtained by evaluating sleepiness on a scale from 0 to 7. The closer to 0, the smaller the sleepiness, and the closer to 7, the greater the sleepiness. Although the KSS method is a subjective evaluation, it has been clarified that there is a strong correlation with a physiological index for evaluating sleepiness. In the experiment, we asked the observer to evaluate the sleepiness twice before and after the observation of the illumination light, and examined the change.
[0090]
As a result of the experiment, the score after observation was larger than that before observation for all observers, and the average score before observation was 3.14, whereas the average score after observation was 5.04. Therefore, it can be seen that the drowsiness of all observers is increased by the illumination control method of the present embodiment. In addition, there is an evaluation item that is given a score close to the average score before the observation 3.14 is an evaluation item that is given a score close to the average score after the end. There is a "head is blurred" (5.10). For this reason, it is considered that the state of many observers has changed from the state where the body is not sluggish to the state where the head is blurry by the lighting control method of the present embodiment. From the above, it was confirmed that the lighting control method of the present embodiment has a hypnotic effect.
[0091]
8). Other variations
Modification examples of the lighting device and the lighting control device according to the embodiment of the present invention are shown in FIGS. The modification shown in FIG. 20 is an example in which a sensor 25 for detecting the awakening state of the observer is provided in the pillow part, and the modification shown in FIG. 21 includes the sensor 25, for example, the backrest part of the massage chair 40. An example provided in is shown.
[0092]
In each of the above modifications, the sensor 25 is connected to the control unit 20, and automatically stops the light emission of the light source 10 when it is determined that the observer has entered the sleep state from the awake state of the observer detected by the sensor 25. Then turn off. The sensor 25 acquires the brain wave data of the observer, for example. By analyzing the frequency of the acquired electroencephalogram data, the wakefulness level of the observer can be evaluated. For example, an α wave coming out from the back of the head is detected, and it is determined that the observer has entered a sleep state when the α wave has decreased. The sensor 25 may be configured to acquire, for example, electrocardiogram data. The arousal level of the observer can also be evaluated by frequency analysis of heart rate and heart rate fluctuation from the acquired electrocardiogram data.
[0093]
Like these modified examples, it is possible to detect the awakening state of the observer (user) and automatically turn off the light when it is determined that the user has entered the sleeping state. it can.
[0094]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the lighting period of the light source is sequentially divided into at least a respiration adjustment period and an adaptation corresponding period, and in the respiration adjustment period, the minimum luminance L in one cycle of the luminance change of the light emitting surface of the light source. MIN1 Maximum luminance L for MAX1 Luminance ratio C1 (= L MAX1 / L MIN1 ) Is substantially equal to a certain value, and the minimum luminance L in one cycle of the luminance change of the light emitting surface of the light source is controlled during the adaptation period. MIN2 Maximum luminance L for MAX2 Luminance ratio C2 (= L MAX2 / L MIN2 ) Is substantially equal to a certain value smaller than the luminance ratio C1, and the maximum luminance L MAX2 Controls the light source so as to change along the dark adaptation curve R, so that an observer with closed eyes can easily adjust the rhythm of breathing according to the change in the amount of illumination light, and can easily fall asleep Make it possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a lighting device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which an observer observes illumination light from an illumination device while sleeping on a bed.
FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of a lighting control method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating human visual characteristics.
FIG. 5 is a diagram illustrating human visual characteristics.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a change over time of a luminance ratio of a light emitting surface of a light source based on an illumination control method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an example of an experimental environment.
FIG. 8 is a diagram illustrating an experimental result of a time difference with respect to a luminance ratio.
FIG. 9 is a diagram illustrating an experimental result of a response rate with respect to a luminance ratio.
FIG. 10 is a diagram illustrating experimental results of subjective evaluation values with respect to luminance ratios.
FIG. 11 is a diagram showing experimental results of psychological probabilities with respect to luminance ratios.
12 is a diagram illustrating an example of a human dark adaptation curve R. FIG.
FIG. 13 is a diagram showing a dark adaptation curve R in one embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing an example of a dark adaptation curve R in one embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing a preferable range of a dark adaptation curve R in an embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a temporal change in luminance of a light emitting surface of a light source according to an embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a temporal change in luminance of a light emitting surface of a light source according to an embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the adaptation time for each illuminance on the eye surface and the “probability of not feeling uncomfortable”.
FIG. 19 is a diagram showing a specific example of a luminance change in an embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a diagram showing a modification of the lighting device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a diagram showing another modification of the lighting device according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Lighting device
1a pedestal
1b Power line
10 Light source
10a Shading surface
10b Light emitting surface
20 Control unit
22 Dimming signal generator
24 Dimmable lighting device
25 sensors
30 observers (users)
40 beds or chairs
50 Illumination light
60 experimenters

Claims (11)

光源と、前記光源の発光面の輝度が周期的に変化するように前記光源を制御する制御部とを備えた照明装置であって、
前記制御部は、前記光源の点灯期間を順に少なくとも呼吸調整期間と順応対応期間に分割し、
前記呼吸調整期間では、前記光源の発光面の輝度変化の1周期における最小輝度LMIN1に対する最大輝度LMAX1の輝度比C1(=LMAX1/LMIN1)が一定の値に実質的に等しくなるように、前記光源を制御し、
前記順応対応期間では、前記光源の発光面の輝度変化の1周期における最小輝度LMIN2に対する最大輝度LMAX2の輝度比C2(=LMAX2/LMIN2)が前記輝度比C1よりも小さい一定の値に実質的に等しくなり、かつ、前記最大輝度LMAX2は暗順応曲線Rに沿って変化するように、前記光源を制御することを特徴とする照明装置。
An illumination device comprising: a light source; and a control unit that controls the light source so that luminance of a light emitting surface of the light source periodically changes.
The control unit sequentially divides the lighting period of the light source into at least a breathing adjustment period and an adaptation corresponding period,
In the respiratory adjustment period, the luminance ratio C1 (= L MAX1 / L MIN1 ) of the maximum luminance L MAX1 to the minimum luminance L MIN1 in one cycle of luminance change of the light emitting surface of the light source is substantially equal to a constant value. And controlling the light source,
The adaptation in the corresponding period, to a small constant value than the luminance ratio C2 (= L MAX2 / L MIN2 ) is the luminance ratio C1 of the maximum luminance LMAX2 to the minimum luminance L MIN2 in one period of the luminance change of the light-emitting surface of the light source The illumination device, wherein the light source is controlled to be substantially equal and the maximum luminance L MAX2 changes along a dark adaptation curve R.
前記制御部は、前記光源の点灯期間を順に少なくとも前記呼吸調整期間、遷移期間および前記順応対応期間に分割し、
前記遷移期間では、前記光源の発光面の輝度変化の1周期における最小輝度LMIN3に対する最大輝度LMAX3の輝度比C3(=LMAX3/LMIN3)が、前記輝度比C1から前記輝度比C2へと徐々に小さくなるように、前記光源を制御することを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
The control unit sequentially divides the lighting period of the light source into at least the breathing adjustment period, the transition period, and the adaptation corresponding period,
In the transition period, the luminance ratio C3 (= L MAX3 / L MIN3 ) of the maximum luminance L MAX3 to the minimum luminance L MIN3 in one cycle of the luminance change of the light emitting surface of the light source changes from the luminance ratio C1 to the luminance ratio C2. The lighting device according to claim 1, wherein the light source is controlled so as to gradually become smaller.
前記輝度比C1の範囲は10<C1≦100であり、前記輝度比C2の範囲は6<C2≦100であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の照明装置。  3. The lighting device according to claim 1, wherein the range of the brightness ratio C1 is 10 <C1 ≦ 100, and the range of the brightness ratio C2 is 6 <C2 ≦ 100. 前記暗順応曲線Rは、前記順応対応期間の開始時の輝度値L1から時間が経過すると共に輝度が単調に減少し、前記輝度値L1より小さく、かつL1/10よりも大きい輝度値L2で一定となる曲線であり、
前記順応対応期間の開始時からの時間をt(分)、前記暗順応曲線Rが前記輝度値L1から前記輝度値L2に至るまでに要する時間をAT(分)として、0≦t<5において、
L1×(L2/L1)t/AT≦L≦L1を満たし、5≦t≦ATにおいて、
L1×(L2/L1)t/AT≦L
≦L1−(L1−L2)×(t−5)/(AT−5)を満たす曲線であることを特徴とする請求項3に記載の照明装置。
The dark adaptation curve R is constant at a luminance value L2 that is smaller than the luminance value L1 and larger than L1 / 10 as the time elapses from the luminance value L1 at the start of the adaptation corresponding period. Is the curve
When the time from the start of the adaptation corresponding period is t (minutes) and the time required for the dark adaptation curve R to reach the luminance value L2 from the luminance value L1 is AT (minutes), 0 ≦ t <5 ,
L1 × (L2 / L1) t / AT ≦ L ≦ L1 is satisfied, and 5 ≦ t ≦ AT,
L1 × (L2 / L1) t / AT ≦ L
The lighting device according to claim 3, wherein the lighting device is a curve satisfying ≦ L 1 − (L 1 −L 2) × (t−5) / (AT−5).
前記輝度値L2は、L1/2以下で、かつL1/10以上であることを特徴とする請求項4に記載の照明装置。  The illumination device according to claim 4, wherein the luminance value L2 is L1 / 2 or less and L1 / 10 or more. 観測者の覚醒状態を検知するセンサをさらに備え、前記観測者が睡眠状態に入ったと判断すると、自動的に前記光源の発光を停止することを特徴とする請求項1に記載の照明装置。  The illumination device according to claim 1, further comprising a sensor that detects an awakening state of the observer, and automatically stops emission of the light source when it is determined that the observer has entered a sleep state. 前記センサは、観測者の脳波データを取得して、観測者の覚醒状態を検知することを特徴とする請求項6に記載の照明装置。  The lighting device according to claim 6, wherein the sensor acquires brain wave data of the observer and detects the awakening state of the observer. 前記センサは、観測者の心電図データを取得して、観測者の覚醒状態を検知することを特徴とする請求項6に記載の照明装置。  The lighting device according to claim 6, wherein the sensor acquires electrocardiogram data of the observer and detects an awakening state of the observer. 光源の発光面の輝度が周期的に変化するように前記光源を制御する照明制御装置であって、
前記光源の点灯期間を順に少なくとも呼吸調整期間と順応対応期間に分割し、
前記呼吸調整期間では、前記光源の発光面の輝度変化の1周期における最小輝度LMIN1に対する最大輝度LMAX1の輝度比C1(=LMAX1/LMIN1)が一定の値に実質的に等しくなるように、前記光源を制御し、
前記順応対応期間では、前記光源の発光面の輝度変化の1周期における最小輝度LMIN2に対する最大輝度LMAX2の輝度比C2(=LMAX2/LMIN2)が前記輝度比C1よりも小さい一定の値に実質的に等しくなり、かつ、前記最大輝度LMAX2は暗順応曲線Rに沿って変化するように、前記光源を制御することを特徴とする照明制御装置。
An illumination control device that controls the light source such that the luminance of the light emitting surface of the light source changes periodically,
Dividing the lighting period of the light source into at least a breathing adjustment period and an adaptation corresponding period,
In the respiratory adjustment period, the luminance ratio C1 (= L MAX1 / L MIN1 ) of the maximum luminance L MAX1 to the minimum luminance L MIN1 in one cycle of luminance change of the light emitting surface of the light source is substantially equal to a constant value. And controlling the light source,
The adaptation in the corresponding period, a constant value luminance ratio C2 of the maximum luminance L MAX2 to the minimum luminance L MIN2 in one period of the luminance change of the light-emitting surface (= L MAX2 / L MIN2) is smaller than the luminance ratio C1 of the light source And the maximum luminance L MAX2 is controlled along the dark adaptation curve R so as to control the light source.
観測者の覚醒状態を検知するセンサをさらに備え、前記観測者が睡眠状態に入ったと判断すると、自動的に前記光源の発光を停止することを特徴とする請求項9に記載の照明制御装置。  The illumination control apparatus according to claim 9, further comprising a sensor that detects an awakening state of the observer, and automatically stops light emission of the light source when it is determined that the observer has entered a sleeping state. 照明制御装置における光源の発光面の輝度が周期的に変化するように前記光源を制御する照明制御方法であって、
照明制御装置の制御部が、
前記光源の点灯期間を順に少なくとも呼吸調整期間と順応対応期間に分割し、
前記呼吸調整期間では、前記光源の発光面の輝度変化の1周期における最小輝度LMIN1に対する最大輝度LMAX1の輝度比C1(=LMAX1/LMIN1)が一定の値に実質的に等しくなるように、前記光源を制御し、
前記順応対応期間では、前記光源の発光面の輝度変化の1周期における最小輝度LMIN2に対する最大輝度LMAX2の輝度比C2(=LMAX2/LMIN2)が前記輝度比C1よりも小さい一定の値に実質的に等しくなり、かつ、前記最大輝度LMAX2は暗順応曲線Rに沿って変化するように、前記光源を制御することを特徴とする照明制御方法。
An illumination control method for controlling the light source so that the luminance of the light emitting surface of the light source in the illumination control device changes periodically,
The controller of the lighting control device
Dividing the lighting period of the light source into at least a breathing adjustment period and an adaptation corresponding period,
In the respiratory adjustment period, the luminance ratio C1 (= L MAX1 / L MIN1 ) of the maximum luminance L MAX1 to the minimum luminance L MIN1 in one cycle of luminance change of the light emitting surface of the light source is substantially equal to a constant value. And controlling the light source,
The adaptation in the corresponding period, a constant value luminance ratio C2 of the maximum luminance L MAX2 to the minimum luminance L MIN2 in one period of the luminance change of the light-emitting surface (= L MAX2 / L MIN2) is smaller than the luminance ratio C1 of the light source And the light source is controlled such that the maximum luminance L MAX2 changes along a dark adaptation curve R.
JP2002357973A 2001-12-10 2002-12-10 LIGHTING DEVICE, LIGHTING CONTROL DEVICE, AND LIGHTING CONTROL METHOD Expired - Fee Related JP4142944B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002357973A JP4142944B2 (en) 2001-12-10 2002-12-10 LIGHTING DEVICE, LIGHTING CONTROL DEVICE, AND LIGHTING CONTROL METHOD

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001375554 2001-12-10
JP2001-375554 2001-12-10
JP2002357973A JP4142944B2 (en) 2001-12-10 2002-12-10 LIGHTING DEVICE, LIGHTING CONTROL DEVICE, AND LIGHTING CONTROL METHOD

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003235985A JP2003235985A (en) 2003-08-26
JP4142944B2 true JP4142944B2 (en) 2008-09-03

Family

ID=27790649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002357973A Expired - Fee Related JP4142944B2 (en) 2001-12-10 2002-12-10 LIGHTING DEVICE, LIGHTING CONTROL DEVICE, AND LIGHTING CONTROL METHOD

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4142944B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2469748C2 (en) * 2006-03-14 2012-12-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. System for motivating subject to fall asleep
CN109890109B (en) * 2017-12-06 2021-12-21 松下电气机器(北京)有限公司 Lighting device, lighting fixture, and lighting system
CN109890110B (en) * 2017-12-06 2021-12-24 松下电气机器(北京)有限公司 Lighting device and lighting fixture
JP7016046B2 (en) * 2018-07-26 2022-02-04 パナソニックIpマネジメント株式会社 Lighting fixtures, lighting systems and control methods
JP7117486B2 (en) * 2018-07-26 2022-08-15 パナソニックIpマネジメント株式会社 Light emitting device, lighting system and control method
JP7361328B2 (en) * 2019-03-25 2023-10-16 パナソニックIpマネジメント株式会社 lighting system
CN114585132B (en) * 2020-11-30 2023-11-24 松下电气机器(北京)有限公司 Lighting device, lighting system, and dimming control method for lighting device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003235985A (en) 2003-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6720743B2 (en) Lighting system
KR101516016B1 (en) sleep control and/or monitoring apparatus based on portable eye-and-ear mask and method for the same
JP5668053B2 (en) Lighting device and method for reducing sleep inertia or controlling arousal state
RU2340365C2 (en) Device for dream control and method of dream control
US20200289321A1 (en) Circadian Rhythm Adjustment System
US20070118026A1 (en) Apparatus, system, and method for lighting control, and computer program product
JP5123138B2 (en) Refresh guidance system and refresh guidance method
CA2134874A1 (en) Psychotherapy apparatus for treating undesirable emotional arousal
US6981943B2 (en) Respiration leading system
JP2009266484A (en) Lighting device
JP4142944B2 (en) LIGHTING DEVICE, LIGHTING CONTROL DEVICE, AND LIGHTING CONTROL METHOD
WO2005046464A1 (en) Papillary light reflex measuring instrument for evaluating relaxed feeling
JP2020058470A (en) Meditation guide device
JP2003334250A (en) Illumination device and illumination control unit
JP5201617B2 (en) Remote control system for visible light illumination
WO2020246916A1 (en) Method for carrying out a combined action on a user to provide relaxation and stress relief and chair for the implementation thereof
JP2002336358A (en) Breathing control method, refreshing method, illumination control method and apparatus
JP4125001B2 (en) Lighting device, lighting control device, and lighting control method
JP4237997B2 (en) LIGHTING DEVICE, LIGHTING CONTROL DEVICE, AND LIGHTING CONTROL METHOD
JP6580353B2 (en) Lighted building
JP2007260015A (en) Sleep inducing bedding
RU2698363C2 (en) Method for correction of human operator&#39;s functional state
CN114099895A (en) Sleep improvement system and method
JP3978334B2 (en) Lighting device and lighting control method
CN113467257A (en) Massage, illumination, sound, display, fragrance expansion, air supply equipment, mobile terminal, storage medium, home system and control method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050114

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080205

RD13 Notification of appointment of power of sub attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7433

Effective date: 20080312

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080324

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20080312

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080520

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080613

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110620

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110620

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees