JP4872806B2 - 照明空間の明るさ感覚指標規定方法 - Google Patents

Description

本発明は、照明空間の明るさ感覚指標規定方法に関するものである。

従来、様々な照明設計方法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

屋内照明の設計は、照明に関する専門知識を持った一部の専門家によって行なわれるものであるが、ここで照明設計を「室内に必要な明るさおよび雰囲気を満足するために適切な照明器具を選択すること」であると広義に捉えた場合、一般ユーザがカタログ等を見て自分の部屋に合った照明器具を選択する行為もまた照明設計の一部分であると考えることができる。

従来、照明メーカでは、そのような一般ユ−ザの照明設計の目安となるように、照明器具の出力（光源Ｗ数等）やデザイン等の照明器具に関する情報の他に、例えば住宅照明用のシーリングライトの場合では、各器具の配光データから照度計算した結果に基づいてＪＩＳ照度基準レベルの水平面照度が概ね満足できる部屋の広さを特定し、適合畳数「６〜８畳用」等とカタログに表記していた。また、照明器具を部屋に設置した場合の空間の雰囲気をユーザに伝えるために、モデルルームに器具を設置したイメージ写真やＣＧ画像を掲載する方法が採用されていた。

また、照明空間を観察したときに該空間に対して感じられる「明るさ」の総合評価である「明るさ感覚指標（明るさ感）」を、対象空間の輝度に基づいて算出することで、照明空間の「明るさ感覚指標」を定量的に把握する方法もある（例えば、特許文献３参照）。
特開平９−３２０３１１号公報 特開２００３−１５１３０８号公報 特開２００４−６１１５０号公報

上記従来の適合畳数表示等の方法では、照明器具単体を配置した場合の水平面照度が規定のレベルを満足するか否かという情報は提供できるが、間接照明や壁面照明を施した部屋では、その部屋全体を見た場合の明るさ感は水平面照度だけでは規定できないことが、既往の研究結果から明らかになっている。

また、従来のイメージ写真やＣＧ画像をカタログに掲載する方法では、ある特定の条件下での照明の印象しか伝えることができず、ユーザの希望する様々な部屋の条件（内装や器具の配置）での照明の印象を伝えるには至っていない。

また、従来の平均照度に基づく屋内照明設計方法は、１種類の照明器具を天井に均等配置するような均一の照明環境の場合は有効であるが、複数種類の照明器具を使用する場合や、間接照明の場合には適用困難である。また、スタンドやブラケット等で設置する照明器具を用いるような不均一な照明環境において、見た目の明るさ感が問われる場合には適用できない。

また、上記特許文献３において算出された「明るさ感覚指標」は、対象空間の明るさを評価するためのものであり、複数の照明器具を使う場合や、種類の異なる照明器具を組み合わせて使う場合の照明設計については考慮されていなかった。すなわち、一室複数灯での間接照明や壁面照明を主体とする部屋において、部屋の条件を考慮したうえで、部屋の用途に合った明るさ感の照明環境を実現する照明器具の組み合わせを容易に行なうことはできなかった。

さらに、上記「明るさ感覚指標」は、個人の主観による誤差の少ない値であることが望ましい。

そこで本出願人は、個人の主観による誤差の少ない照明空間の明るさ感覚指標を容易に得ることができて、工数の短縮が可能になる照明空間の明るさ感覚指標規定方法を既に提案している（特願２００５−３７１０２６参照）。

しかしながら、既に提案した上記方法では奥行きの短い室内空間を想定しており、奥行きの長い屋外空間であり且つ観測者が歩行者である場合には、観測者の進行方向前方の明るさが観測者の明るさ感に対して大きな影響を与える傾向にあることが判明し、かかる条件のもとでは、上記従来方法を適用して明るさ感覚指標を規定することに問題があった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、屋外空間においても個人の主観による誤差の少ない照明空間の明るさ感覚指標を容易に得ることができて、工数の短縮が可能になる照明空間の明るさ感覚指標規定方法を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、照明空間において照明器具の光源とは別の光源を用いて表面の輝度が変化する色票を空間内に備えて、観測者から見た色票が空間内に置かれた物体として認識される輝度のレベルと自ら発光している光源として認識される輝度のレベルとの中間である不自然な色の見え方になるときの色票の輝度である色モード境界輝度と、観測者の視野内における照明空間の特定領域の光源輝度を除く幾何平均輝度との相関関係と、照明空間の明るさ感を表す明るさ感覚指標と、前記色モード境界輝度との相関関係と、に基づいて、前記明るさ感覚指標を、前記幾何平均輝度の関数として規定する照明空間の明るさ感覚指標規定方法であって、観測者の視線方向を中心とする上方向８°、下方向１２°、左方向１５°、右方向１５°の有効視野角内の領域に床面が存在し且つ天井面が存在しない照明空間、あるいは観測者の視線方向を中心とする上方向８°、下方向１２°、左方向１５°、右方向１５°の有効視野角内の領域に床面が存在し且つ前記特定領域内に天井面が存在しない照明空間においては、前記特定領域を上方向３５°、下方向５０°、左方向５０°、右方向５０°の有効視野角未満の領域とし、前記明るさ感覚指標は、前記特定領域の幾何平均輝度の関数として規定することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、照明空間が屋外空間である場合においても、個人の主観による誤差の少ない照明空間の明るさ感覚指標を容易に得ることができて、工数の短縮が可能になる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記特定領域を前記有効視野角内の領域としたことを特徴とする。

請求項２の発明によれば、個人の主観による誤差の少ない照明空間の明るさ感覚指標を容易に得ることができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記明るさ感覚指標は、前記特定領域の光源輝度を除く幾何平均輝度の０．７乗に１．５を乗じた値であることを特徴とする。

請求項３の発明によれば、個人の主観による誤差の少ない照明空間の明るさ感覚指標を容易に得ることができる。

請求項４の発明は、請求項１又は２の発明において、前記明るさ感覚指標は、前記特定領域の光源輝度を含めた幾何平均輝度の０．７乗に１．５を乗じた値であることを特徴とする。

請求項４の発明によれば、個人の主観による誤差の少ない照明空間の明るさ感覚指標を容易に得ることができる。

請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、前記特定領域の幾何平均輝度は、照明器具の配光データに基づくシミュレーションによって求めることを特徴とする。

請求項５の発明によれば、客観的な幾何平均輝度を容易に得ることができる。

請求項６の発明は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、前記幾何平均輝度は、照明空間の輝度分布画像に基づいて求めることを特徴とする。

請求項６の発明によれば、客観的な幾何平均輝度を容易に得ることができる。

請求項７の発明は、請求項１〜６の何れか１項の発明において、前記観測者を歩行者とすることを特徴とする。

本発明によれば、照明空間が屋外空間である場合においても、個人の主観による誤差の少ない照明空間の明るさ感覚指標を容易に得ることができて、工数の短縮が可能になる。

本発明の実施形態を説明する前に、本出願人による先行出願（特願２００５−３７１０２６）に開示された従来例（室内の照明空間における明るさ感覚指標の規定方法）について説明する。

まず、本発明において空間の照明環境を評価する評価値として採用する「明るさ感覚指標」とは、照明空間を観察したときに該空間に対して感じられる「明るさ」の総合評価であり、本発明では、この「明るさ感覚指標」を定量的に規定する明るさ感覚指標規定方法として、照明認識視空間の概念における「色モード境界輝度」（参考文献１：照明認識視空間の明るさサイズの測定による実環境における空間の明るさ感の評価、照明学会誌、第８６巻第１１号、２００２、Ｐ８３０〜８３６、山口他）に基づいて規定している。ここで、「色モード境界輝度」とは、照明された部屋に置かれた色票（以下、テストパッチと呼ぶ）を観測者（被験者）から見た見え方が、その部屋内に置かれた物体（物体色）として認識される輝度のレベルと自ら発光している光源（光源色）として認識される輝度のレベルとの中間である、その部屋に置かれた物体としては不自然な色の見え方になる輝度のレベルのことであり、照明された部屋の明るさ感を定量的に表すものである。

また、不均一な照明環境において色モード境界輝度の加法性が成り立つことが示されており（参考文献２：不均一な照明環境における空間の明るさ感の加法性、第３６回照明学会全国大会講演論文集、Ｐ１５４、２００３、山口他）、ある照明環境Ｋ１が、照明環境Ｋ２とＫ３との和であるとき、照明環境Ｋ２，Ｋ３における各々の色モード境界輝度の和で照明環境Ｋ１における色モード境界輝度が予測できることが実証されている。

以上から、照明認識視空間の概念における「色モード境界輝度」によって、空間の明るさ感を定量的に把握することができ、ある照明器具を設置した部屋の明るさ感を規定する「明るさ感覚指標」を設定することが技術的に可能であるといえる。

この色モード境界輝度設定には、図８に示すテストパッチ輝度提示装置５を使用する。テストパッチ輝度提示装置５は、設置プレート５ｇ上に設置された、光源にハロゲン電球を用いたスライドプロジェクターで構成される光源システム５ｂを収納した光源ボックス５ａ、回転濃度フィルター５ｄを収納した光学系ボックス５ｃ、可動式平面ミラー５ｅ、支持具５ｆによって設置プレート５ａから１１００ｍｍの高さに設けられたテストパッチＴとからなる。テストパッチＴは、光源システム５ｂから回転濃度フィルター５ｄを通った光が可動式平面ミラー５ｅで反射して局所照明されている。被験者は、手元のスイッチで回転濃度フィルター５ｄを回転させることで自由にテストパッチＴの輝度を調節することが可能である。また、テストパッチＴは照明の影響をほとんど受けないように照射面を下向きに斜め４５°に傾けてある。テストパッチＴは、６０ｍｍ×６０ｍｍの大きさで、被照射面はＮ５，グレーの紙面からなる。

上記テストパッチ輝度提示装置５を操作して測定された「色モード境界輝度Ａ」から、下記［数１］に基づいて「明るさ感覚指標Ｆ」を導出し、その単位は［ｆｅｕ（フー）］と称する。なお、「色モード境界輝度Ａ」の単位は［ｃｄ／ｍ^２］である。

以下、この「色モード境界輝度Ａ」に基づく明るさ感覚指標規定方法の概略について説明する。

まず、図９に示す、部屋サイズ：３５００ｍｍ×３５００ｍｍ、天井高さ：２５００ｍｍの８畳実物大の住宅居室Ｒを標準条件の測定環境として準備し、天井および壁の３面は白のクロス仕上げ、壁の一面は白のロールスクリーン６で間仕切りを施し、床はダークブラウンのフローリング仕上げであり、天井および壁の反射率を８０％、床の反射率を１０％とする。

図８に示すテストパッチ輝度提示装置５を用いて、住宅居室Ｒ内に様々な照明器具Ｌ１〜Ｌｎを単体で個別に配置した場合の「色モード境界輝度Ａ１〜Ａｎ」を測定し、上記［数１］に基づいて照明器具Ｌ１〜Ｌｎ個別の「明るさ感覚指標Ｆ１〜Ｆｎ」を算出する。

次に、上記測定環境に、乳白アクリルカバーが付いた天井直付のシーリングライトである照明器具Ｌｒ（図９中の破線）を部屋中央に設置する。照明器具Ｌｒは、２５％〜１００％の範囲で調光可能であり、被験者の主観評価によって、ちょうどよい明るさとなるように調光した場合の「色モード境界輝度Ａｒ」を測定し、［数１］より上記測定環境における「所要の明るさ感覚指標Ｆｒ」を設定する。

次に、部屋の形状、内装レイアウト、大きさより照明器具の設置位置を決定し、各設置位置に配置する照明器具の「明るさ感覚指標Ｆ」の和が「所要の明るさ感覚指標Ｆｒ」となるように、照明器具Ｌ１〜Ｌｎから照明器具を選択する。例えば、照明器具Ｌ１０，Ｌ１５，Ｌｎを選択して、各照明器具の明るさ感覚指標Ｆ１０，Ｆ１５，Ｆｎとすると、Ｆｒ＝［Ｆ１０＋Ｆ１５＋Ｆｎ］となればよい。

このように、「色モード境界輝度Ａ」に基づいて「明るさ感覚指標Ｆ」を規定することで、「所要の明るさ感覚指標Ｆｒ」が設定された部屋に対して、各照明器具の「明るさ感覚指標の和」が前記部屋の「所要の明るさ感覚指標Ｆｒ」となるように照明器具を組み合わせれば、一室複数灯での間接照明や壁面照明を主体とする部屋においても、部屋の条件を考慮したうえで、部屋の用途に合った所要の明るさ感の照明環境を実現することができる。

すなわち、カタログ等に記載された照明器具個々の「明るさ感覚指標」の値に基づく足し算を行うことで、専門の知識を持たない一般ユーザでも容易に、所要の明るさ感の照明環境を実現する照明器具の組み合わせを決定することができるのである。

しかしながら、上記方法では照明器具毎に「色モード境界輝度Ａ」の測定を行う必要があり、多くの工数がかかる上に、「色モード境界輝度Ａ」の測定が個人の感覚に基づく測定であるので、個人毎の感覚のぶれによる測定誤差が大きくなる可能性があった。

そこで、先行出願に係る発明では、様々な条件での「色モード境界輝度Ａ」の実測データと、前記様々な条件での観測者の視野内における照明空間の特定領域の光源輝度を除く「幾何平均輝度」との相関関係に着目し、その相関関係から導出される実験式に基づいて、ある条件を設定した場合の「明るさ感覚指標Ｆ」を規定しており、以下、明るさ感覚指標規定方法について説明する。

まず、図９に示す住宅居室Ｒにおいて、ロールスクリーン６を右手に臨む背面壁Ｒ１側の略中央を被験者の視点位置Ｐとする。

使用する照明器具は、間接照明系の３台の照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を、被験者からは光源が見えないように配置している。照明器具Ｌ１としては、バーチカルコーナーライトを被験者の視点位置Ｐに対面する正面壁Ｒ２の右コーナー近傍に配置する。照明器具Ｌ２としては、床置のホリゾントライトを正面壁Ｒ２の左コーナー近傍に配置する。照明器具Ｌ３としては、フロアスタンドを背面壁Ｒ１の左コーナー近傍に配置する。なお、これらの各照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、被験者の手元に配置した調光器７によって調光可能である。

まず、テストパッチＴが背面壁Ｒ１から２５００ｍｍに位置するようにテストパッチ輝度提示装置５を設置し、各照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３単体で点灯した場合の「色モード境界輝度Ａ１，Ａ２，Ａ３」を測定した。この「色モード境界輝度Ａ１，Ａ２，Ａ３」の測定は、各照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を調光して、部屋の床面中央部に設置した照度計４によって測定される「床面中央照度」を変えた複数の条件下で３回づつ行った。

また、上記複数の条件下において、視点位置Ｐに対面する正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」の値を、各照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の配光データから、ラジオシティ法を用いた計算シミュレーションによって算出した。ここで、照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各「幾何平均輝度Ｂａ」の値を、「幾何平均輝度Ｂａ１，Ｂａ２，Ｂａ３」とする。なお、「幾何平均輝度Ｂａ」の単位は［ｃｄ／ｍ^２］である。

図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）は、上記「色モード境界輝度Ａ１，Ａ２，Ａ３」の測定結果、および上記正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ１，Ｂａ２，Ｂａ３」のシミュレーション結果を示す表であり、図１０（ａ）は照明器具Ｌ１単体で点灯した場合の結果、図１０（ｂ）は照明器具Ｌ２単体で点灯した場合の結果、図１０（ｃ）は照明器具Ｌ３単体で点灯した場合の結果を各々示す。

図７は、正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」を横軸に、「色モード境界輝度Ａ」を縦軸にとって、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す「床面中央照度」を変えた各条件での「色モード境界輝度Ａ１，Ａ２，Ａ３」の測定結果の平均値と「幾何平均輝度Ｂａ１，Ｂａ２，Ｂａ３」のシミュレーション結果との関係をグラフに示したものである。

図７中の直線５０は、全てのプロット点に対して線形回帰で求めた直線であり、線形回帰分析の結果、その決定係数は０．８５と高い値を示している。すなわち、「色モード境界輝度Ａ」と正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」との間には高い相関関係があるといえ、「色モード境界輝度Ａ」と正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」との関係は、下記［数２］で表される。したがって、「色モード境界輝度Ａ」は、正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」から推定することができる。

そして、「明るさ感覚指標Ｆ」を「色モード境界輝度Ａ」の１／２として定義した場合、「明るさ感覚指標Ｆ」は下記［数３］で表される。

このように、「色モード境界輝度Ａ」と正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」との相関関係（上記［数２］参照）と、「明るさ感覚指標Ｆ」と「色モード境界輝度Ａ」との相関関係（上記［数１］参照）とに基づいて、「明るさ感覚指標Ｆ」を、正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」の関数として規定することができる（上記［数３］参照）。

具体例を以下説明する。図１１に示す部屋サイズ：３６００ｍｍ×３６００ｍｍ、天井高さ：２５００ｍｍの居住居室Ｒを標準条件の部屋として設定し、図１２（ａ）に示す照明器具Ｌ１（バーチカルコーナーライト）を被験者の視点位置Ｐに対面する正面壁Ｒ２の右コーナー近傍に配置する。

そして、この照明器具Ｌ１を対象として、照明器具個別の「明るさ感覚指標Ｆ」を設定する場合、まず、照明器具Ｌ１を単体で点灯させたときの正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」を、ラジオシティ法を用いた計算シミュレーションによって算出する。

計算シミュレーションを行う場合、まず、対象とする部屋の条件（大きさ、内装反射率、照明器具の配置等）を設定し、照明器具の条件（光束、配光データ等）に基づいて、各内装面に入射する直射照度を算出する。次に、各内装面を光源とした場合の相互反射成分をラジオシティ法を用いて計算し、最終的に各内装面に入射する光束を決定した後、視点位置、注視点および視野の範囲を設定することで、その視野の範囲における各内装面の輝度分布を得ることができる。

図１１に示す居住居室Ｒであれば、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を有する３次元空間内で、居住居室Ｒの大きさをＸ方向寸法３６００ｍｍ、Ｙ方向寸法３６００ｍｍ、Ｚ方向寸法２５００ｍｍに設定し、各内装面の内装反射率を設定する。そして、被験者の視点位置Ｐに対面する正面壁Ｒ２の右コーナー近傍に、図１２（ｂ）に示される配光曲線Ｊ１，Ｊ２（Ｊ１は横方向の配光曲線、Ｊ２は上下方向の配光曲線を各々示す）を有する照明器具Ｌ１（バーチカルコーナーライト）を配置する。さらに、視点位置Ｐの座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（１８００ｍｍ、０ｍｍ、１２５０ｍｍ）、注視点Ｑの位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（１８００ｍｍ、３６００ｍｍ、１２５０ｍｍ）とし、視野の範囲を正面壁Ｒ２とすると、図１１に示す正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」は１２．１［ｃｄ／ｍ^２］というシミュレーション結果を得た。このように、正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」は、各照明器具の配光データ等に基づいて、ラジオシティ法を用いた計算シミュレーションによって客観的に算出可能である。

そして、照明器具Ｌ１の「明るさ感覚指標Ｆ」は、上記［数３］に基づいて、Ｆ＝０．４６Ｂａ＝５．５７［ｆｅｕ］に設定され、「明るさ感覚指標Ｆ」と「色モード境界輝度Ａ」との相関関係を維持しながら、客観的に算出した正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」に基づいて個人の主観による誤差の少ない照明空間の「明るさ感覚指標Ｆ」を容易に得ることができる。

また、照明器具毎の「幾何平均輝度Ｂａ」は上記計算シミュレーションによって算出するので、照明器具毎に「色モード境界輝度Ａ」の測定を行う必要はなく、工数の短縮が可能になる。

一方、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、人間の有効な視野の範囲に基づいて、被験者の視点位置Ｐから視線方向Ｐ１に対して上方向θ１＝３５°、下方向θ２＝５０°、左方向θ３＝５０°、右方向θ４＝５０°の視野角内の領域Ｇを設定し、領域Ｇ内の「幾何平均輝度Ｂｂ」を、各照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の配光データから、ラジオシティ法を用いた計算シミュレーションによって算出することができる。

図９に示す住宅居室Ｒにおいて、被験者の視点位置Ｐから正面壁Ｒ２の略中心を注視したときの領域Ｇは図１４に示すように立体的な領域となる。

そして、住宅居室Ｒ内に先の例と同様に、間接照明系の３台の照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を、被験者からは光源が見えないように配置し、各照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３単体で点灯した場合の「色モード境界輝度Ａ１，Ａ２，Ａ３」を測定した。この「色モード境界輝度Ａ１，Ａ２，Ａ３」の測定は、各照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を調光して、部屋の床面中央部に設置した照度計４によって測定される「床面中央照度」を変えた複数の条件下で３回づつ行った。

また、上記複数の条件下において、領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」の値を、各照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の配光データから、ラジオシティ法を用いた計算シミュレーションによって算出した。ここで、照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各「幾何平均輝度Ｂｂ」の値を、「幾何平均輝度Ｂｂ１，Ｂｂ２，Ｂｂ３」とする。

図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、上記「色モード境界輝度Ａ１，Ａ２，Ａ３」の測定結果、および上記領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ１，Ｂｂ２，Ｂｂ３」のシミュレーション結果を示す表であり、図１５（ａ）は照明器具Ｌ１単体で点灯した場合の結果、図１５（ｂ）は照明器具Ｌ２単体で点灯した場合の結果、図１５（ｃ）は照明器具Ｌ３単体で点灯した場合の結果を各々示す。

なお、実験設備の内装面の反射率を実際に測定しており、上記シミュレーションに用いる住宅居室Ｒの内装面の反射率の設定は、天井の反射率を７９％、壁の反射率を８１％、床の反射率を９．８％とし、さらにはロールスクリーン２の反射率を６８％とする。

図１６は、領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」を対数目盛の横軸に、「色モード境界輝度Ａ」を対数目盛の縦軸にとって、図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す「床面中央照度」を変えた各条件での「色モード境界輝度Ａ１，Ａ２，Ａ３」の測定結果の平均値と「幾何平均輝度Ｂｂ１，Ｂｂ２，Ｂｂ３」のシミュレーション結果との関係をグラフに示したものである。

図１６中の直線５１は、全てのプロット点に対して線形回帰で求めた直線であり、線形回帰分析の結果、その決定係数は０．９３と高い値を示している。すなわち、「色モード境界輝度Ａ」と上記領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」との間には高い相関関係があるといえ、「色モード境界輝度Ａ」と上記領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」との関係は、下記［数４］で表される。したがって、「色モード境界輝度Ａ」は、上記領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」から推定することができる。

そして、「明るさ感覚指標Ｆ」を「色モード境界輝度Ａ」の１／２として定義した場合、「明るさ感覚指標Ｆ」は下記［数５］で表される。

このように、「色モード境界輝度Ａ」と上記領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」との相関関係（上記［数４］参照）と、「明るさ感覚指標Ｆ」と「色モード境界輝度Ａ」との相関関係（上記［数１］参照）とに基づいて、「明るさ感覚指標Ｆ」を、上記領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」の関数として規定することができる（上記［数５］参照）。

具体例を以下説明する。図１１に示す部屋サイズ：３６００ｍｍ×３６００ｍｍ、天井高さ：２５００ｍｍの居住居室Ｒを標準条件の部屋として設定し、図１２（ａ）に示す照明器具Ｌ１（バーチカルコーナーライト）を被験者の視点位置Ｐに対面する正面壁Ｒ２の右コーナー近傍に配置する。

そして、この照明器具Ｌ１を対象として、照明器具個別の「明るさ感覚指標Ｆ」を設定する場合、まず、照明器具Ｌ１を単体で点灯させたときの領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」を、ラジオシティ法を用いた計算シミュレーションによって算出する。

計算シミュレーションを行う場合、まず、対象とする部屋の条件（大きさ、内装反射率、照明器具の配置等）を設定し、照明器具の条件（光束、配光データ等）に基づいて、各内装面に入射する直射照度を算出する。次に、各内装面を光源とした場合の相互反射成分をラジオシティ法を用いて計算し、最終的に各内装面に入射する光束を決定した後、視点位置、注視点および視野の範囲を設定することで、その視野の範囲における各内装面の輝度分布を得ることができる。

図１１に示す居住居室Ｒであれば、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を有する３次元空間内で、居住居室Ｒの大きさをＸ方向寸法３６００ｍｍ、Ｙ方向寸法３６００ｍｍ、Ｚ方向寸法２５００ｍｍに設定し、各内装面の内装反射率を設定する。そして、被験者の視点位置Ｐに対面する正面壁Ｒ２の右コーナー近傍に、図１２（ｂ）に示される配光曲線Ｊ１，Ｊ２（Ｊ１は横方向の配光曲線、Ｊ２は上下方向の配光曲線を各々示す）を有する照明器具Ｌ１（バーチカルコーナーライト）を配置する。さらに、視点位置Ｐの座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（１８００ｍｍ、０ｍｍ、１２５０ｍｍ）、注視点Ｑの位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（１８００ｍｍ、３６００ｍｍ、１２５０ｍｍ）とし、視野の範囲を、被験者の視点位置Ｐから視線方向Ｐ１に対して上方向θ１＝３５°、下方向θ２＝５０°、右方向θ３＝５０°、左方向θ４＝５０°の視野角内の領域Ｇとすると、領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」は６．０［ｃｄ／ｍ^２］というシミュレーション結果を得た。このように、領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」は、各照明器具の配光データ等に基づいて、ラジオシティ法を用いた計算シミュレーションによって客観的に算出可能である。

そして、照明器具Ｌ１の「明るさ感覚指標Ｆ」は、上記［数５］に基づいて、Ｆ＝１．５Ｂｂ^０．７＝５．３［ｆｅｕ］に設定され、「明るさ感覚指標Ｆ」と「色モード境界輝度Ａ」との相関関係を維持しながら、客観的に算出した領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」に基づいて個人の主観による誤差の少ない照明空間の「明るさ感覚指標Ｆ」を容易に得ることができる。

上述のように本出願人の先行出願（特願２００５−３７１０２６）では、奥行きの短い室内空間における明るさ感覚指標の規定方法を提案しているが、本発明者らの検討結果によると、屋外空間のように室内に比べて奥行きの長い空間における明るさ感覚指標を規定するには、以下に説明する方法、すなわち、本願発明に係る明るさ感覚指標の規定方法が適切であることが判明した。

而して、屋外空間のように室内に比べて奥行きの長い空間における明るさ感覚指標を規定するには、図１に示すように「幾何平均輝度Ｂｂ」を算出するための特定領域Ｇ’を、被験者の視点位置Ｐから視線方向Ｐ１に対して上方向θ１＝８°、下方向θ２＝１２°、右方向θ３＝１５°、左方向θ４＝１５°の視野角内の領域とすることが望ましい。ここで、当該特定領域Ｇ’を適用することが相応しい「奥行きのある空間」とは、特定領域Ｇ’内に床面が存在する場合であり、例えば、図２に示すように観測者の視点高さＴを１．５ｍとしたとき、前方７ｍ以上先まで床面が存在し、且つ天井面がない、あるいは天井面があっても特定領域Ｇ’内に存在しない場合である。そして、この特定領域Ｇ’内の「幾何平均輝度Ｂｂ」を算出すれば、「明るさ感覚指標Ｆ」はＦ＝１．５Ｂｂ^０．７［ｆｅｕ］の式から求めることができる。故に、図３（ａ）に示すように前方に壁１００や天井１０１が存在して奥行きの短い室内空間では特定領域Ｇ’内に床面１０２が見えないから、屋内空間用の特定領域Ｇにおける「幾何平均輝度Ｂｂ」を算出して「明るさ感覚指標Ｆ」を求めることが望ましい。一方、図３（ｂ）に示すように奥行きが長く天井がないような空間（屋外空間）では、特定領域Ｇ’内に床面（路面）が存在するが天井がないから、特定領域Ｇ’における「幾何平均輝度Ｂｂ」を算出して「明るさ感覚指標Ｆ」を求めることが望ましい。但し、図３（ａ），（ｂ）における２００はそれぞれ光源（照明器具）である。

ここで、「奥行きのある空間」、例えば図３（ｂ）に示すような屋外空間において特定領域Ｇ’並びにＧ内の「幾何平均輝度Ｂｂ」を算出して求めた「明るさ感覚指標Ｆ」を横軸に取り、被験者による「明るさ感主観評価値」を縦軸に取った官能評価結果をそれぞれ図４（ａ），（ｂ）に示す。図４（ａ），（ｂ）を比較すると、「奥行きのある空間」においては特定領域Ｇ’によって求めた「明るさ感覚指標Ｆ」と「明るさ感主観評価値」との相関の方が、特定領域Ｇによって求めた「明るさ感覚指標Ｆ」と「明るさ感主観評価値」との相関よりも高いことが判る。また、図４（ａ）では特定領域Ｇ’内の「幾何平均輝度Ｂｂ」に光源輝度を含めていないが、図５に示すように光源輝度を含む「幾何平均輝度Ｂｂ」から求めた「明るさ感覚指標Ｆ」と「明るさ感主観評価値」との相関の方が、光源輝度を含めない場合の相関よりも高いことが判る。よって、「奥行きのある空間」の「明るさ感覚指標Ｆ」を求める際は特定領域Ｇ’内の「幾何平均輝度Ｂｂ」に光源輝度を含めることが望ましい。

ところで、実際の照明空間で「明るさ感覚指標Ｆ」を測定することも可能であり、例えば、図６に示すように照明空間を撮像して輝度分布画像を取得する撮像装置１と、コンピュータ装置２と、コンピュータ装置２に搭載された測定用のプログラムとで構成される測定システムを用いればよい。撮像装置１は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子と、撮像素子に光を集光するレンズ１０とを具備し、撮像したディジタルの静止画像（輝度分布画像）を通信ケーブル３を介してコンピュータ装置２に送信する。またコンピュータ装置２は、ＣＰＵ、マザーボード、メモリ、ハードディスク、キーボード、ポインティング・デバイスなどを本体２０に内蔵し、当該本体２０に液晶ディスプレイ２１が開閉自在に設けられた所謂ノート型のパーソナル・コンピュータからなる。そして、撮像装置１から通信ケーブル３を介して送信される画像データは、汎用の通信インタフェース（例えば、ＩＥＥＥ１３９４やＵＳＢ<Universal Serial Bus>など）を介してコンピュータ装置２に取り込まれる。ここで、撮像装置１に画像を撮像させるためのトリガ信号のように撮像装置１を制御するための制御信号がコンピュータ装置２から通信ケーブル３を介して撮像装置１に送信されるようになっており、コンピュータ装置２を使って撮像装置１を操作することができる。なお、通信インターフェースとしてＵＳＢを採用した場合、通信ケーブル３を介してコンピュータ装置２から撮像装置１へ動作電源を供給可能となり、別途電源（例えば、商用電源とＡＣアダプタ）を用意する必要がないから使い勝手がよいものである。また、測定用のプログラムは、撮像装置１で取得する輝度分布画像に基づいて特定領域Ｇ，Ｇ’の「幾何平均輝度Ｂｂ」を求めるとともに「幾何平均輝度Ｂｂ」から「明るさ感覚指標Ｆ」を算出する処理をコンピュータ装置２に行わせるものである。

（ａ）（ｂ）は本実施形態において幾何平均輝度を算出する特定領域を示す平面図である。 同上において幾何平均輝度を算出する領域を示す側面図である。 （ａ）（ｂ）は同上において幾何平均輝度を算出する特定領域を示す平面図である。 （ａ）（ｂ）は同上において明るさ感覚指標と明るさ感主観評価値との相関を説明する図である。 同上において幾何平均輝度を算出する際に光源輝度を含んだ場合の明るさ感覚指標と明るさ感主観評価値との相関を説明する図である。 同上における明るさ感覚指標を測定する測定システムを示す図である。 同上の正面壁の幾何平均輝度と色モード境界輝度との相関を示す図である。 同上のテストパッチ輝度提示装置の構成を示す図である。 同上の実験設備を示す図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）同上の照明器具毎の実験結果を示す図である。 同上の居住居室を示す図である。 （ａ）（ｂ）同上の照明器具（バーチカルコーナーライト）の外観、配光曲線を示す図である。 （ａ）（ｂ）は幾何平均輝度を算出する特定領域を示す平面図である。 同上の幾何平均輝度を算出する特定領域を視線方向から見た図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）同上の照明器具毎の実験結果を示す図である。 同上の領域Ｇの幾何平均輝度と色モード境界輝度との相関を示す図である。

符号の説明

Ｇ’ 幾何平均輝度を算出する特定領域
Ｐ 視点位置
Ｐ１ 視線方向

Claims (7)

1. 照明空間において照明器具の光源とは別の光源を用いて表面の輝度が変化する色票を空間内に備えて、観測者から見た色票が空間内に置かれた物体として認識される輝度のレベルと自ら発光している光源として認識される輝度のレベルとの中間である不自然な色の見え方になるときの色票の輝度である色モード境界輝度と、観測者の視野内における照明空間の特定領域の光源輝度を除く幾何平均輝度との相関関係と、照明空間の明るさ感を表す明るさ感覚指標と、前記色モード境界輝度との相関関係と、に基づいて、前記明るさ感覚指標を、前記幾何平均輝度の関数として規定する照明空間の明るさ感覚指標規定方法であって、
   観測者の視線方向を中心とする上方向８°、下方向１２°、左方向１５°、右方向１５°の有効視野角内の領域に床面が存在し且つ天井面が存在しない照明空間、あるいは観測者の視線方向を中心とする上方向８°、下方向１２°、左方向１５°、右方向１５°の有効視野角内の領域に床面が存在し且つ前記特定領域内に天井面が存在しない照明空間においては、前記特定領域を上方向３５°、下方向５０°、左方向５０°、右方向５０°の有効視野角未満の領域とし、前記明るさ感覚指標は、前記特定領域の幾何平均輝度の関数として規定することを特徴とする照明空間の明るさ感覚指標規定方法。
2. 前記特定領域を前記有効視野角内の領域としたことを特徴とする請求項１記載の照明空間の明るさ感覚指標規定方法。
3. 前記明るさ感覚指標は、前記特定領域の光源輝度を除く幾何平均輝度の０．７乗に１．５を乗じた値であることを特徴とする請求項１又は２記載の照明空間の明るさ感覚指標規定方法。
4. 前記明るさ感覚指標は、前記特定領域の光源輝度を含めた幾何平均輝度の０．７乗に１．５を乗じた値であることを特徴とする請求項１又は２記載の照明空間の明るさ感覚指標規定方法。
5. 前記特定領域の幾何平均輝度は、照明器具の配光データに基づくシミュレーションによって求めることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の照明空間の明るさ感覚指標規定方法。
6. 前記幾何平均輝度は、照明空間の輝度分布画像に基づいて求めることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の照明空間の明るさ感覚指標規定方法。
7. 前記観測者を歩行者とすることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の照明空間の明るさ感覚指標規定方法。

Images