JP5743960B2 - 制御装置及び照明装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、制御装置及び照明装置に関する。

従来、様々な波長の光を出力可能な複数の発光体を有する光源を利用して、照明の色を任意の色に調整するマルチカラー照明がある。照明の色の調整によって得られる効果としては、例えば、４６０ｎｍ付近の波長を多く含む光を浴びることにより、ユーザの覚醒水準が向上するというものがあり、照明の色を調整することは、ユーザに対して様々な影響を及ぼす場合がある。

国際公開第２００８／０６９１０１号

しかしながら、上述したマルチカラー照明は、ユーザに対して違和感を与える場合があるという問題がある。具体的には、マルチカラー照明の分光分布は、ユーザが日常で使用する白色又は白色に順ずる照明の分光分布や、ユーザが過去に使用していた照明又は異なるシーンで使用した照明の分光分布とは異なるために、点灯した際にユーザに対して違和感を与えてしまう。

本発明が解決しようとする課題は、ユーザに対して違和感を与えることなく、所望の色の光を出力させる制御装置及び照明装置を提供することである。

実施形態の制御装置は、発光強度が制御可能であり少なくとも１つの発光体を有する光源の制御装置であって、第１算出部と、第２算出部とを有する。第１算出部は、第１分光分布から第２分光分布に至るまで、単位時間ごとに、調整した分光分布を表す第３分光分布を算出する。第２算出部は、第３分光分布を再現するための発光体の発光強度を算出する。第３分光分布は、単位時間ごとの第３分光分布を再現するよう設定された光源で照射された所定の物体の色差が所定変化量となるように設定される。第１分光分布は、光源が第１分光分布の出力光を照射してから第２分光分布の出力光を照射するまでの時間及び所定変化量に基づいて設定される。

第１の実施形態に係る制御装置を示すブロック図。 第１の実施形態に係る第１波長の選択を示す図。 第１の実施形態に係る第２波長の選択を示す図。 光源が有する発光体の配置を示す図。 第１の実施形態に係る全体処理を示すフローチャート。 第２の実施形態に係る制御装置を示すブロック図。 第２の実施形態に係る全体処理を示すフローチャート。 第３の実施形態に係る制御装置を示すブロック図。 第３の実施形態に係る第１算出部を示すブロック図。 第３の実施形態に係る初期波長を変更する図。 第３の実施形態に係る全体処理を示すフローチャート。 ユーザに就寝時刻を設定させる図。 ユーザに就寝時刻を設定させる図。 照明装置を示すブロック図。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る制御装置の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、制御装置１００は、第１算出部１１０と、第２算出部１２０とを有する。また、制御装置１００は、発光強度が制御可能であり、少なくとも１つの発光体を有する光源１０に接続されており、光源１０に出力させる出力光の色を調整する装置である。例えば、制御装置１００は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路、又は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路である。

第１算出部１１０は、光源１０の調整開始時に出力させる出力光の波長を表す第１波長と、光源１０の調整終了時に出力させる出力光の波長を表す第２波長とを、所定のメモリから取得する。

かかる第１波長は、光源１０の出力光の色の調整開始時（点灯開始時）に採用され、ユーザにとって違和感の少ない色の分光分布とする。例えば、第１波長の分光分布は、白色又は白色に順ずる標準的な照明の分光分布や、ユーザが直前に使用していた環境における照明の分光分布や、隣接する部屋における照明の分光分布等が利用される。また、標準的な照明としては、規格番号「ＪＩＳ Ｚ ８７２０」で定められた標準イルミナントや補助イルミナント、規格番号「ＪＩＳ Ｚ ８７１９」で定められた代表的な蛍光ランプの分光分布等があり、これらを第１波長として利用しても良い。

また、第２波長は、光源１０の出力光の色の調整終了時に採用され、ユーザの所望する色や効果を与える分光分布である。例えば、第２波長の分光分布は、ユーザの気持ちをほぐすための暖色系の分光分布や、夜間にユーザのまぶたを透過しにくい光を再現するための緑色系の分光分布や、アクアリウムや水族館をユーザに連想させるための青色系の分光分布等を利用しても良い。このような第１波長と第２波長との組み合わせは、ユーザによって任意に選択可能であることが好ましい。

図２は、第１の実施形態に係る第１波長を選択する例を示す図である。図２に示すように、第１波長の選択は、リモートコントローラ２０や、照明装置に搭載された選択用の画面やボタンを用いて行なわれる。かかるリモートコントローラ２０には、タッチパネルディスプレイ等の画面２１が搭載されている。この画面２１には、第１波長の選択に対応するタブ「Ｓｔａｒｔ」と、第２波長の選択に対応するタブ「Ｅｎｄ」とが表示されている。すなわち、タブ「Ｓｔａｒｔ」は、調整開始時に光源１０から出力させる出力光の色を選択することを意味する。同様に、タブ「Ｅｎｄ」は、調整終了時に光源１０から出力させる出力光の色を選択することを意味する。第１波長を選択する例を示す図２では、タブ「Ｓｔａｒｔ」が選択されている状態を表している。

また、画面２１には、フリックすることでスクロール可能であるとともに、タップすることで項目を選択可能である表示箇所２２がある。かかる表示箇所２２には、調整開始時における光源１０の出力光の色の候補が表示されている。例えば、候補２３ａは「蛍光灯１」、候補２３ｂは「蛍光灯２」、候補２３ｃは「太陽光１」、候補２３ｄは「太陽光２」である。図２の例示では、これらの候補のうち候補２３ａ「蛍光灯１」が選択されている。そして、画面２１では、選択された候補の説明を表す説明欄２３ｅも設けられている。図２の例示では、選択中の候補２３ａ「蛍光灯１」の説明が表示されている。

図３は、第１の実施形態に係る第２波長を選択する例を示す図である。図３に示すように、第２波長の選択は、第１波長と同様に、リモートコントローラ２０を用いて行なわれる。第２波長を選択する例を示す図３では、タブ「Ｅｎｄ」が選択されている状態を表している。また、表示箇所２２には、調整終了時における光源１０の出力光の色の候補が表示されている。例えば、候補２４ａは「効果１の照明」、候補２４ｂは「効果２の照明」、候補２４ｃは「効果３の照明」、候補２４ｄは「効果４の照明」である。図３の例示では、これらの候補のうち候補２４ａ「効果１の照明」が選択されている。そして、画面２１では、選択された候補の説明を表す説明欄２４ｅも設けられている。図３の例示では、選択中の候補２４ａ「効果１の照明」の説明が表示されている。

このようにして選択された調整開始時及び調整終了時における光源１０の出力光の色については、所定のメモリに格納される。そして、第１算出部１１０は、第１波長から第２波長に至るまで、単位時間ごとに所定変化量で調整した波長を表す第３波長を算出し、算出した第３波長を第２算出部１２０に対して出力する。単位時間は、例えば、「１秒」以内の時間である。

また、所定変化量は、単位時間あたりの照明の色の変化量や、照明に照射された物体の色の変化量を示す。所定変化量を照明に照射された物体の色の変化量とする場合には、ユーザの注目する物体の色の変化量を所定変化量とすることが好ましい。但し、ユーザの注目する物体が定まらない場合は、注目する物体が完全拡散を示す白色の物体であると仮定して所定変化量を決定すれば良い。

例えば、国際照明委員会（ＣＩＥ）の定めるＵ^＊Ｖ^＊Ｗ^＊色空間やＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間等の均等色空間や、順応を考慮したＣＩＥＣＡＭ０２色空間における色差を用いて、物体の色の変化量を表すことができる。例えば、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間の色差「ΔＥａｂ^＊」を用いる場合に、所定変化量は、「Ｖ[ΔＥａｂ^＊／ｓ]」と表すことができる。このときの所定変化量「Ｖ」は、照明を直視し続けた場合においても照明の色の変化を認識できない値を採用することが望ましい。例えば、所定変化量は、「Ｖ＜０．４３３」となる値である。つまり、第１算出部１１０は、第１波長を調整開始時の光源１０の出力光の色として、第３波長と第２波長とが一致するまで、「１秒」以内の単位時間ごとに、所定変化量「Ｖ＜０．４３３」で調整することにより第３波長を逐次算出する。

ここで、第３波長の算出方法について説明する。上述したように、第３波長は、単位時間あたりの照明の色の変化量や、照明に照射された物体の色の変化量を基準に、その分光分布が更新される。まず、照明に照射された物体の色を算出する方法について説明する。均等色空間として、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間を利用する場合には、照明の分光分布と物体の分光分布とから、物体の三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚを求める。照明の分光分布「Ｐ（λ）」と、物体の分光反射率「Ｒ（λ）」と、等色関数とから、物体の三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚは、（数１）として表すことができる。なお、（数１）の積分は、可視光の波長域である３８０ｎｍ〜７２０ｎｍで計算する。

次に、（数１）から算出された三刺激値Ｘ，Ｙ，ＺをＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間の色度座標（Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊）に変換する。均等色空間への変換では、国際照明委員会（ＣＩＥ）の定める規定の変換公式を使用すれば良く、求めたＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間のユークリッド距離が色差「ΔＥａｂ^＊」として定義されている。すなわち、初期波長「Ｐ_{ｓｔａｒｔ}（λ）」で照射された物体の色を「（Ｌ^＊ _{ｓｔａｒｔ}，ａ^＊ _{ｓｔａｒｔ}，ｂ^＊ _{ｓｔａｒｔ}）」、第２波長「Ｐ_{ｔａｒｇｅｔ}（λ）」で照射された物体の色を「（Ｌ^＊ _{ｔａｒｇｅｔ}，ａ^＊ _{ｔａｒｇｅｔ}，ｂ^＊ _{ｔａｒｇｅｔ}）」とすると、調整開始時と調整終了時とにおける物体の色の変化「ΔＥａｂ^＊ _ｓ−ｔ」は、（数２）として表すことができる。なお、「Ｌ^＊」については、誤差レベルではあるものの一定であることが望ましい。また、初期波長は、第１の実施形態では第１波長である。

ここで、所定変化量は、「Ｖ[ΔＥａｂ^＊／ｓ]」とする。所定変化量は、単位時間あたりの物体の色の変化量であるので、調整開始から調整終了までに要する時間「Ｔ［ｓ］」は、色差「ΔＥａｂ^＊ _ｓ−ｔ」と所定変化量「Ｖ」とを用いて、「Ｔ＝ΔＥａｂ^＊ _ｓ−ｔ／Ｖ」と表すことができる。また、調整開始からｔ秒後の照明の分光分布を「Ｐ_ｔ（λ）」とすると、「Ｐ_ｔ（λ）」は、初期波長「Ｐ_{ｓｔａｒｔ}（λ）」と第２波長「Ｐ_{ｔａｒｇｅｔ}（λ）」を用いて、（数３）として表すことができる。

これらにより、第１算出部１１０は、求めた分光分布「Ｐ_ｔ（λ）」を、調整開始からｔ秒後の第３波長として第２算出部１２０に対して出力する。つまり、第１算出部１１０では、ユーザに違和感を与えない色からユーザの所望する色に達するまで、ユーザに知覚されない変化量で、逐次第３波長を更新する。

第２算出部１２０は、第１算出部１１０によって逐次算出される第３波長を再現するために、光源１０が有する各発光体の発光強度を算出する。ここで、光源１０は、分光分布が異なる２種類以上の発光体を有するものとして説明する。また、各発光体の発光強度は、それぞれ独立して制御可能である。発光体は、例えば、Ｒ（Red），Ｇ（Green），Ｂ（Blue）の三原色に相当するＬＥＤ（Light Emitting Diode）等である。ＬＥＤは小型で軽量であるため、複数のＬＥＤを１つの照明器具に組み込み、個々のＬＥＤの発光強度を独立に制御することが比較的容易である。個々のＬＥＤの分光分布を「Ｐ_ｉ（λ）」、それぞれのＬＥＤの発光強度を「ａ_ｉ」とすると、分光分布の異なるｎ種類のＬＥＤを組み込んだ照明器具全体としての分光分布「Ｐ（λ）」は、（数４）として表すことができる。

すなわち、光源１０の分光分布は、ｎ個のＬＥＤの発光強度「ａ_ｉ」によって定まると考えることができる。なお、発光体は、その数がいくつであっても良いし、色温度の異なる白色ＬＥＤであっても良い。図４は、光源１０が有する発光体の配置例を示す図である。図４に示すように、光源１０には、異なる種類のチップ型ＬＥＤとしての発光体である発光体１１、発光体１２、発光体１３が敷き詰められている。図４の例では、発光体１１、発光体１２及び発光体１３それぞれの光が混色されたものが光源１０によって発せられる光となる。また、発光体は、ＬＥＤの他に、蛍光管、白熱電球及びナトリウムランプのうち任意のものを使用しても良いし、これらを組み合わせて使用しても良い。また、複数の発光体の光の混色のために、光源１０が光拡散板をさらに有していても良い。

また、光源１０が有する各発光体の発光を制御する手法としては、例えば、各発光体に流れる電流量を制御する手法や、各発光体に印加する電圧を制御する手法等がある。電流や電圧の制御は、直流であっても良いし交流であっても良い。また、制御の方法は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御や位相制御等の任意の形式で良い。

また、第２算出部１２０は、光源１０が有する各発光体の分光分布の値を保持し、各発光体の発光強度「ａ_ｉ」を（数４）により算出する。発光強度「ａ_ｉ」を算出する方法は、例えば、拘束条件付きの最適化問題を解けば良く、勾配法や焼きなまし法のような最適化法等がある。これらの方法により、第２算出部１２０は、条件「１≦ｉ≦ｎ」を満たす発光強度「ａ_ｉ」を求める。第２算出部１２０によって算出された発光強度「ａ_ｉ」は、光源１０に対して出力される。これにより、光源１０では、第２算出部１２０によって算出された発光強度「ａ_ｉ」に応じた各発光体の発光を制御する。なお、第２波長と第３波長とが一致した場合には、照明が消灯されるまでその発光強度は維持される。

次に、図５を用いて、第１の実施形態に係る全体処理の流れを説明する。図５は、第１の実施形態に係る全体処理の流れの例を示すフローチャートである。

図５に示すように、第１算出部１１０は、第１波長と第２波長とを所定のメモリから取得する（ステップＳ１０１）。そして、第１算出部１１０は、初期波長である取得した第１波長を、第３波長として第２算出部１２０に対して出力する（ステップＳ１０２）。

また、第２算出部１２０は、第１算出部１１０によって出力された第３波長を再現する光源１０が有する各発光体の発光強度を算出する（ステップＳ１０３）。ここで、第２算出部１２０によって算出された各発光体の発光強度は、光源１０に対して出力され、光源１０は、該発光強度にしたがって各発光体の発光を制御する。

また、第１算出部１１０は、算出した第３波長と、取得した第２波長とが一致するか否かを判定する（ステップＳ１０４）。このとき、第１算出部１１０は、第３波長と第２波長とが一致しないと判定した場合に（ステップＳ１０４否定）、単位時間ごとに所定変化量で第３波長を調整して更新する（ステップＳ１０５）。一方、第１算出部１１０は、第３波長と第２波長とが一致すると判定した場合に（ステップＳ１０４肯定）、処理を終了する。

つまり、第１算出部１１０によって逐次更新される第３波長にしたがって、第３波長を再現するための各発光体の発光強度が第２算出部１２０によって算出される処理を、ユーザの所望する色の第２波長と、逐次更新される第３波長とが一致するまで行なう。

本実施形態によれば、照明の点灯開始時にユーザにとって違和感の少ない照明の色を示す分光分布を用い、ユーザが所望する照明の色を示す分光分布になるまで、照明の色の変化がユーザに知覚されない速度で逐次更新される。この結果、ユーザに対して違和感を与えることなく、所望の色の光を出力させることができる。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る制御装置の構成例を示すブロック図である。第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、同様の構成については詳細な説明を省略する場合がある。第２の実施形態では、以下に示す第３算出部２３０以外の機能及び構成、処理については第１の実施形態と同様である。

図６に示すように、制御装置２００は、第１算出部１１０と、第２算出部１２０と、第３算出部２３０とを有する。また、制御装置２００は、発光強度が制御可能であり、少なくとも１つの発光体を有する光源１０に接続されている。第１の実施形態と同様に、制御装置２００は、光源１０に出力させる出力光の色を調整する装置である。

第３算出部２３０は、第１波長を第３波長としたときの、光源１０の出力光がユーザの視覚以外に与える影響の大きさを表す非視覚影響量を算出する。そして、第３算出部２３０は、非視覚影響量の度合いを表す設定値（ユーザ設定）に応じて、ユーザの所望する色に対応する第２波長を算出し、算出した第２波長を第１算出部１１０に対して出力する。かかるユーザ設定は、リモートコントローラ等を用いて所定のメモリに予め格納されている。第１算出部１１０は、第３算出部２３０によって出力された第２波長と、所定のメモリから取得した第１波長とから、第３波長を算出することになる。

非視覚影響量は、例えば、メラトニン分泌抑制アクションスペクトルと照明の分光分布との積の積分値から算出される。また、非視覚影響量は、錐体、かん体、メラノプシン含有神経節細胞の応答を考慮したメラトニン分泌抑制の予測式の値を用いても良い。メラトニン分泌抑制の予測式を使用する場合には、非視覚影響量「Ｉ_１」は（数５）により定義される。

（数５）において、「Ｐ（λ）」は照明の分光分布であり、「Ｍ_１（λ）」はメラトニン分泌抑制スペクトルである。また、非視覚影響量「Ｉ_１」をメラトニン分泌抑制の予測式から算出する場合には、（数６）に表す「ＴＨ」の値により場合分けされる。「ＴＨ≧０」である場合には（数７）により非視覚影響量「Ｉ_１」を算出し、「ＴＨ＜０」である場合には（数８）により非視覚影響量「Ｉ_１」を算出する。

ここで、定数ｊ＝０．３１，β_１＝０．２８５，β_２＝０．２，β_３＝０．７２，ｂ_１＝０．０１，ｂ_２＝０．００１，ｒｏｄｓａｔ＝６．５である。また、「Ｍ_２（λ）」は、メラノプシン含有神経節細胞の分光反応感度である。また、「Ｖ_１０（λ）」は、Ｌ錐体とＭ錐体の分光反応感度である。また、「Ｖ’（λ）」は、かん体の分光反応感度である。また、「Ｓ（λ）」は、Ｓ錐体の分光反応感度である。これらにより、非視覚影響量「Ｉ_１」が算出される。

また、ユーザ設定について、覚醒することを希望する場合には非視覚影響量を最大とし、睡眠前等に効果的である覚醒することを希望しない場合には非視覚影響量を最小とする設定が行なわれる。ユーザ設定は、最大又は最小だけでなく、ユーザの希望する任意の非視覚影響量の設定が可能である。すなわち、第２波長は、第１波長のスペクトルを、（数６）〜（数８）を用いて算出される非視覚影響量がユーザ設定に応じたものとなるように変化させられる。

ユーザ設定により第２波長を決定する非視覚影響量を変化させる一例として、非視覚影響を最大にするスペクトルを第２波長とするユーザ設定値を「−１．０」、第１波長と同様のスペクトルを第２波長とするユーザ設定値を「０．０」、非視覚影響を最小にするスペクトルを第２波長とするユーザ設定値を「１．０」として、「−１．０〜１．０」の間の連続値をユーザに設定させるユーザインタフェースを利用し、設定の操作を直感的なものとすることが望ましい。例えば、ユーザが設定した値が「γ」である場合には、（数９）にしたがって第２波長とするスペクトルの非視覚影響量が算出される。（数９）において、「Ｉ_１ｓ」は、第１波長から算出される非視覚影響量である。また、「Ｉ_{１ｔ−Ｍａｘ}」は、最大の非視覚影響量である。また、「Ｉ_{１ｔ−ｍｉｎ}」は、最小の非視覚影響量である。また、「Ｉ_１’」は、ユーザ設定にしたがって決定された非視覚影響量である。

このとき、照明の分光分布がある一定の条件を満たすように、第１波長のスペクトルを変化させる。スペクトルを変化させる条件としては、例えば、可視光領域における分光分布の積和が一定になる条件である（数１０）や、可視光領域における分光分布の二乗和が一定になる条件である（数１１）を用いても良い。また、分光分布と分光視感効率「Ｖ（λ）」との積が一定になる条件である（数１２）を用いることで、照明の明るさが一定に感じられるようにしても良い。

（数１０）〜（数１２）の条件を満たすように、（数６）〜（数８）によって算出される非視覚影響量がユーザ設定に応じたものとなるように第１波長のスペクトルを変化させることで、第２波長を算出する。第２波長の算出では、拘束条件付きの最適化問題を解けば良く、勾配法や焼きなまし法等の最適化法を用いれば良い。一般的に、非視覚影響量が最大となる分光分布は４６０ｎｍ付近の波長を多く含む青色みを帯びた分光分布となる。また、非視覚影響量が最小となる分光分布は４６０ｎｍ付近の波長を含まない黄色みを帯びた分光分布となる。なお、非視覚影響量については、ユーザ設定に応じて予め算出されたものを使用しても良い。

次に、図７を用いて、第２の実施形態に係る全体処理の流れを説明する。図７は、第２の実施形態に係る全体処理の流れの例を示すフローチャートである。なお、図７では、第１の実施形態に係る全体処理と同様の処理についてはその説明を省略する場合がある。具体的には、ステップＳ２０４〜ステップＳ２０７は、ステップＳ１０２〜ステップＳ１０５における処理と同様である。

図７に示すように、第３算出部２３０は、第１波長を所定のメモリから取得する（ステップＳ２０１）。そして、第３算出部２３０は、取得した第１波長による非視覚影響量を算出する（ステップＳ２０２）。続いて、第３算出部２３０は、非視覚影響量の度合いを表すユーザ設定に応じて第２波長を算出する（ステップＳ２０３）。これらの後、第１算出部１１０によって逐次更新される第３波長にしたがって、第３波長を再現するための各発光体の発光強度が第２算出部１２０によって算出される処理を、非視覚影響量のユーザ設定に応じた第２波長と、逐次更新される第３波長とが一致するまで行なう。

本実施形態によれば、照明の点灯開始時にユーザにとって違和感の少ない照明の色を示す分光分布を用い、ユーザが所望する非視覚影響量の設定に応じた照明の色を示す分光分布になるまで、照明の色の変化がユーザに知覚されない速度で逐次更新される。この結果、ユーザに対して違和感を与えることなく、覚醒水準を向上させる効果や、覚醒水準を低下させる効果を得る所望の色の光を出力させることができる。

（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係る制御装置の構成例を示すブロック図である。第３の実施形態では、第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、同様の構成については詳細な説明を省略する場合がある。第３の実施形態では、以下に示す第１算出部３１０、第３算出部３３０、推定部３４０以外の機能及び構成、処理については第１の実施形態と同様である。

図８に示すように、制御装置３００は、第１算出部３１０と、第２算出部１２０と、第３算出部３３０と、推定部３４０とを有する。また、制御装置３００は、発光強度が制御可能であり、少なくとも１つの発光体を有する光源１０に接続されている。第１の実施形態と同様に、制御装置３００は、光源１０に出力させる出力光の色を調整する装置である。

推定部３４０は、現在時刻を保持し、昼間に対応したモードを表す第１モード、又は、夜間に対応したモードを表す第２モードの何れであるかを現在時刻から判定する。また、推定部３４０は、光源１０の点灯開始の時刻と消灯の時刻とを記録することにより、その日におけるユーザの就寝時刻を推定する。

昼間の時間帯は、例えば、午前６時から午後６時までの時間帯である。また、夜間の時間帯は、例えば、午後６時から午前６時までの時間帯である。なお、これらの時間帯については、ユーザの生活習慣に合わせて任意に設定されれば良い。また、就寝時刻の推定の方法については、曜日ごとに消灯の時刻を集計して平均した時刻を就寝時刻とする方法がある。他の方法については、ユーザのスケジュールと同期し、就寝予定時刻から就寝時刻を推定したり、起床予定時刻から就寝時刻を推定したりする方法がある。また、これらの方法を組み合わせて利用しても良い。

第３算出部３３０は、推定部３４０によって判定されたモードに応じて、非視覚影響量が最大又は最小となる分光分布を第２波長として決定する。詳細には、第３算出部３３０は、推定部３４０によって第１モードであると判定された場合に、非視覚影響量が最大となる分光分布を第２波長として決定する。一方、第３算出部３３０は、推定部３４０によって第２モードであると判定された場合に、非視覚影響量が最小となる分光分布を第２波長として決定する。

すなわち、昼間の時間帯である第１モードである場合には覚醒水準を高くするために非視覚影響量が最大となる分光分布とし、夜間の時間帯である第２モードである場合には覚醒水準を低くするための非視覚影響量が最小となる分光分布として、第２波長を決定する。なお、最大又は最小ではなく、例えば、最大値に近傍の第１閾値以上としても良いし、最小値に近傍の第２閾値以下としても良い。第１閾値と第２閾値とは、上述したユーザ設定の値「γ」に応じてそれぞれ調整できることが望ましい。ここで、第１閾値と第２閾値との関係は「第１閾値＞第２閾値」である。

次に、第１算出部３１０について説明する。図９は、第３の実施形態に係る第１算出部３１０の詳細な構成例を示すブロック図である。図９に示すように、第１算出部３１０は、初期波長算出部３１１と、波長更新部３１２とを有する。初期波長算出部３１１は、第１波長、第２波長、現在時刻及び就寝時刻から、就寝時刻までに調整が終了するように調整開始時の波長を表す初期波長を算出する。また、波長更新部３１２は、初期波長算出部３１１によって算出された初期波長から、第３算出部３３０によって決定された第２波長に至るまで、単位時間ごとに所定変化量で調整した第３波長を算出することにより、第３波長を逐次更新する。なお、第２波長と第３波長とが一致した場合には、モードが更新される、又は、照明が消灯されるまで、ユーザの所望する色の光が照明から出力されることになる。

図１０は、第３の実施形態に係る就寝時刻に応じて初期波長を変更する例を示す図である。初期波長と所定変化量とにより調整終了時までの時間Ｔ［ｓ］を求めることができるが、現在時刻にＴ［ｓ］を加算した時刻が就寝時刻を越えてしまう可能性がある。図１０に示すように、初期波長の変更前、すなわち第１波長を初期波長「Ｐ_{ｓｔａｒｔ}（λ）」として利用する場合には、調整の終了時刻「Ｔ」が就寝時刻「Ｔ_{ｓｌｅｅｐ}」を越えてしまうために、第２波長「Ｐ_{ｔａｒｇｅｔ}（λ）」に達することなく調整が未完のままとなってしまう。そこで、就寝時刻までに調整を終了させた方が好ましいため、就寝時刻に応じて初期波長を変更する。変更後の初期波長「Ｐ’_{ｓｔａｒｔ}（λ）」を利用する場合には、就寝時刻「Ｔ_{ｓｌｅｅｐ}」までに調整が完了して、第２波長「Ｐ_{ｔａｒｇｅｔ}（λ）」に達する。なお、図１０の例では、就寝時刻と調整の終了とが合致するように初期波長を変更しているが、就寝時刻までに調整が終了すれば良い。

例えば、就寝時刻で第３波長と第２波長とが一致するように初期波長を変更する場合に、変更した初期波長「Ｐ’_{ｓｔａｒｔ}（λ）」は、（数１３）で表すことができる。

（数１３）において、「Ｔ_{ｓｌｅｅｐ}」は現在時刻から就寝時刻までの時間を表す。また、「Ｐ_{ｓｔａｒｔ}（λ）」は変更前の初期波長、すなわち第１波長を表す。また、「Ｐ_{ｔａｒｇｅｔ}（λ）」は第２波長を表す。このようにして算出された初期波長は、波長更新部３１２に対して出力される。そして、波長更新部３１２によって、初期波長から第２波長に至るまで単位時間ごとに所定変化量で調整した第３波長が逐次算出される。但し、時間の経過によりモードが変更された場合には、第２波長を変更して上記処理が実行される。なお、就寝時刻を考慮しない場合の初期波長や所定変化量の算出方法については、第１の実施形態と同様である。

次に、図１１を用いて、第３の実施形態に係る全体処理の流れを説明する。図１１は、第３の実施形態に係る全体処理の流れの例を示すフローチャートである。

図１１に示すように、第３算出部３３０は、第１波長を所定のメモリから取得する（ステップＳ３０１）。また、推定部３４０は、現在時刻から第１モード又は第２モードの何れであるかを判定する（ステップＳ３０２）。そして、推定部３４０は、予め記録されたユーザの就寝時刻等から、その日におけるユーザの就寝時刻を推定する（ステップＳ３０３）。

また、第３算出部３３０は、取得した第１波長による非視覚影響量を算出する（ステップＳ３０４）。そして、第３算出部３３０は、推定部３４０によって判定されたモードに応じて、非視覚影響量が最大又は最小となる第２波長を算出する（ステップＳ３０５）。また、第１算出部３１０は、所定のメモリから第１波長を取得するとともに、第３算出部３３０によって算出された第２波長を受け付けて、さらに、推定部３４０から現在時刻と推定された就寝時刻とを受け付ける。そして、第１算出部３１０は、第１波長、第２波長、現在時刻及び就寝時刻から、初期波長としての第３波長を算出する（ステップＳ３０６）。

また、第２算出部１２０は、第１算出部３１０によって算出された第３波長を再現する光源１０が有する各発光体の発光強度を算出する（ステップＳ３０７）。ここで、第２算出部１２０によって算出された各発光体の発光強度は、光源１０に対して出力され、光源１０は、該発光強度にしたがって各発光体の発光を制御する。ここで、推定部３４０によりモードが更新されているか否かを判定する（ステップＳ３０８）。

モードが更新されていると判定された場合には（ステップＳ３０８肯定）、再度ステップＳ３０２の処理が実行され、第２波長が変更される。一方、モードが更新されていないと判定された場合に（ステップＳ３０８否定）、第１算出部３１０は、算出した第３波長と、第３算出部３３０によって算出された第２波長とが一致するか否かを判定する（ステップＳ３０９）。このとき、第１算出部３１０は、第３波長と第２波長とが一致しないと判定した場合に（ステップＳ３０９否定）、単位時間ごとに所定変化量で第３波長を調整して更新する（ステップＳ３１０）。一方、第１算出部３１０によって、第３波長と第２波長とが一致すると判定された場合に（ステップＳ３０９肯定）、推定部３４０によりモードが更新されているか否かを判定する（ステップＳ３１１）。

ここで、モードが更新されていると判定された場合には（ステップＳ３１１肯定）、再度ステップＳ３０２の処理が実行され、第２波長が変更される。一方、モードが更新されていないと判定された場合には（ステップＳ３１１否定）、照明が消灯されたか否かが判定される（ステップＳ３１２）。このとき、照明が点灯していると判定された場合には（ステップＳ３１２否定）、再度ステップＳ３１１の処理が実行され、推定部３４０によりモードが更新されているか否かが判定される（ステップＳ３１１）。一方、照明が消灯されていると判定された場合には（ステップＳ３１２肯定）、処理を終了する。なお、照明の点灯又は消灯に関しては、光源１０のスイッチ（リモートコントローラ２０等）の状態を確認すれば良く、リモートコントローラ２０等からかかる状態の情報を取得する。

本実施形態によれば、照明の点灯開始時にユーザにとって違和感の少ない照明の色を示す分光分布を用い、現在時刻と就寝時刻とに応じて非視覚影響量が最大又は最小となる分光分布になるまで、照明の色の変化がユーザに知覚されない速度で逐次更新される。この結果、ユーザに対して違和感を与えることなく所望の色の光を出力させるとともに、昼間は高い覚醒水準を保ち作業効率を向上させ、夜間は覚醒水準を低下させることで睡眠時に学習内容等を長期に脳に記憶させる効果を奏する。

（第４の実施形態）
さて、これまで制御装置の実施形態について説明したが、上述した実施形態以外にも種々の異なる形態にて実施されて良い。そこで、（１）初期波長の決定、（２）第３波長の決定、（３）発光強度の算出、（４）就寝時刻の設定、（５）初期波長の変更、（６）照明装置、（７）構成、について異なる実施形態を説明する。

（１）初期波長の決定
上記第１の実施形態では、色の調整開始時（点灯開始時）に適用する初期波長をユーザに違和感のない第１波長を使用する場合を説明したが、ユーザに許容する違和感の程度を指定させても良い。例えば、許容する違和感の程度を「α_{ｓｔａｒｔ}」として、「α_{ｓｔａｒｔ}」を０〜１．０の範囲でユーザに指定させることで、初期波長を変更する。このとき、変更された初期波長「Ｐ_{ｓｔａｒｔ}（λ）」は（数１４）で表される。

（数１４）において、「Ｐ_ｂａｓｅ（λ）」は第１波長であり、「Ｐ_{ｔａｒｇｅｔ}（λ）」は第２波長である。具体的には、「α_{ｓｔａｒｔ}＝０」である場合には、「Ｐ_{ｓｔａｒｔ}（λ）＝Ｐ_ｂａｓｅ（λ）」となり、点灯時の違和感が最も小さくなる。また、「α_{ｓｔａｒｔ}＝１．０」である場合には、「Ｐ_{ｓｔａｒｔ}（λ）＝Ｐ_{ｔａｒｇｅｔ}（λ）」となり、点灯時の違和感が最も大きくなる。なお、許容する違和感の程度「α_{ｓｔａｒｔ}」は、制御装置１００に設置されたスライドバーやレベルを量子化したボタン、又は、付属のリモートコントローラ等を使用してユーザが選択可能である。これらにより、より短時間でユーザの所望する照明の色を点灯させることができる。

（２）第３波長の決定
また、上記第１の実施形態では、調整開始時の物体の色と調整終了時の物体の色との色差「ΔＥａｂ^＊ _ｓ−ｔ」、所定変化量「Ｖ」から、ｔ秒後の照明の分光分布「Ｐ_ｔ（λ）」を算出することにより第３波長を決定したが、他の方法により第３波長を決定しても良い。例えば、第３波長の更新時の色差が常に一定になるように分光分布を更新しても良い。かかる場合に、調整開始からｔ秒後の分光分布「Ｐ_ｔ（λ）」は（数１５）として表される。

（数１５）において、「β（ｔ）」は初期波長「Ｐ_{ｓｔａｒｔ}（λ）」と第２波長「Ｐ_{ｔａｒｇｅｔ}（λ）」とをαブレンドする関数であり、波長の更新時刻ｔを引数に持つ０〜１．０の値を出力する関数である。第３波長を更新する間隔を「Δｔ［ｓ］」とすると、前回の更新時の時刻は「ｔ−Δｔ［ｓ］」となる。ここで、調整開始からｔ秒後の分光分布「Ｐ_ｔ（λ）」で照射された物体の色「（Ｌ^＊ _ｔ，ａ^＊ _ｔ，ｂ^＊ _ｔ）」と、調整開始からｔ−Δｔ秒後の分光分布「Ｐ_ｔ−Δｔ（λ）」で照射された物体の色「（Ｌ^＊ _ｔ−Δｔ，ａ^＊ _ｔ−Δｔ，ｂ^＊ _ｔ−Δｔ）」との色差を「ΔＥａｂ^＊ _ｔ」とする。そして、色差「ΔＥａｂ^＊ _ｔ」が一定となるように「β（ｔ）」を第３波長の更新時に算出し、「Ｐ_ｔ（λ）」を決定することで更新時における色差を一定に保つことができる。つまり、所定変化量について、色差「ΔＥａｂ^＊＝Ｖ」、第３波長の更新間隔を「Δｔ」とすると、「ΔＥａｂ^＊ _ｔ＝ＶΔｔ」となる「β（ｔ）」を第３波長の更新時に求めることで「Ｐ_ｔ（λ）」を決定する。

（３）発光強度の算出
また、上記第１の実施形態では、第３波長を再現するための各発光体の発光強度を逐次算出する場合を説明したが、第３波長を算出せずに各発光体の発光強度を逐次算出しても良い。まず、初期波長「Ｐ_{ｓｔａｒｔ}（λ）」で照射された物体の色「（Ｌ^＊ _{ｓｔａｒｔ}，ａ^＊ _{ｓｔａｒｔ}，ｂ^＊ _{ｓｔａｒｔ}）」と、第２波長「Ｐ_{ｔａｒｇｅｔ}（λ）」で照射された物体の色「（Ｌ^＊ _{ｔａｒｇｅｔ}，ａ^＊ _{ｔａｒｇｅｔ}，ｂ^＊ _{ｔａｒｇｅｔ}）」とを算出する。これにより、調整開始時と調整終了時とにおける物体の色の変化「ΔＥａｂ^＊ _ｓ−ｔ」を求める。また、所定変化量について、色差「ΔＥａｂ^＊＝Ｖ」として、「Ｔ＝ΔＥａｂ^＊ _ｓ−ｔ／Ｖ」を満たすＴ［ｓ］を求める。Ｔ［ｓ］は、調整開始から調整終了までに要する時間を表す。

次に、初期波長「Ｐ_{ｓｔａｒｔ}（λ）」を再現するための各発光体の発光強度「ａ_{ｓｔａｒｔｉ}（１≦ｉ≦ｎ）」と、第２波長「Ｐ_{ｔａｒｇｅｔ}（λ）」を再現するための各発光体の発光強度「ａ_{ｔａｒｇｅｔｉ}（１≦ｉ≦ｎ）」とをそれぞれ求める。これにより、調整開始からｔ秒後における各発光体による発光の発光強度「ａ_ｔｉ（１≦ｉ≦ｎ）」は、（数１６）として表すことができる。（数１６）を使用して発光強度「ａ_ｔｉ」を逐次更新することで、光源１０の分光分布を変更する。

（４）就寝時刻の設定
また、上記第３の実施形態では、過去の就寝時刻等から当日の就寝時刻を推定する場合を説明したが、当日の就寝時刻をユーザに設定させるようにしても良い。ユーザは、就寝時刻を直接入力したり、複数提示された就寝時刻の候補から選択したりする。就寝時刻の候補を複数提示する場合には、例えば、記録した日々の就寝時刻から推定した就寝時刻や、該就寝時刻前後の時刻を指定可能なインタフェースとする。

図１２Ａ及び図１２Ｂは、ユーザに就寝時刻を設定させる場合のインタフェースの例を示す図である。図１２Ａに示すように、リモートコントローラ２０には、タッチパネルディスプレイ等の画面２１が搭載されている。この画面２１には、フリックすることでスクロール可能であるとともに、タップすることで項目を選択可能である表示箇所２２がある。かかる表示箇所２２には、記録されている日々の就寝時刻から推定された就寝時刻の候補が表示されている。

例えば、候補２５ａは「２１：５０」、候補２５ｂは「２２：５０」、候補２５ｃは「２３：５０」である。また、候補の選択後、詳細設定ボタン２６が押下された場合には、図１２Ｂに示すように、選択された候補の前後の時刻が指定可能となる。図１２Ｂの例では、候補２５ｂが選択されたため、「２２：５０」前後の時刻が指定可能である。ユーザは、リモートコントローラ２０の画面２１において、フリック及びタップの操作が可能な表示箇所２２をスクロールさせ、決定ボタン２７を押下する。これらにより、就寝時刻が設定される。

（５）初期波長の変更
また、上記第３の実施形態では、就寝時刻までに調整が終了するように調整開始時の初期波長を変更する場合を説明したが、ユーザが就寝までに受ける非視覚影響量が予め決定した閾値を超える場合に初期波長を変更しても良い。ユーザが就寝までに受ける非視覚影響量「Ｉ_ＳＵＭ」は（数１７）により表される。そして、算出された非視覚影響量「Ｉ_ＳＵＭ」が予め決定した非視覚影響量の閾値を超える場合に、（数１８）を用いて初期波長を変更する。

（数１７）は、（数３）において決定された第３波長を用いて照明の分光分布を逐次更新した場合に、ユーザが就寝時刻までに受ける非視覚影響量を、（数５）のメラトニン分泌抑制の予測式から算出した式である。また、（数１８）において、「Ｔ_ＡＤＪ」は、初期波長を変更するための係数である。そして、非視覚影響量「Ｉ_ＳＵＭ」が決定された閾値を下回るまで「Ｔ_ＡＤＪ」の値を大きくしていくことで初期波長を変更する。

（６）照明装置
また、上記実施形態では、光源１０に出力させる出力光の色を調整する制御装置を説明したが、上記制御装置と光源１０とを有する照明装置として実現しても良い。図１３は、照明装置として実現する場合の構成例を示すブロック図である。図１３に示すように、照明装置１は、第１算出部１１０と、第２算出部１２０と、光源１０とを有する。照明装置１が有する各ブロックによる処理は、上述してきた実施形態と同様であるためその説明を省略する。

（７）構成
また、上記文書中や図面中等で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメタ等を含む情報は、特記する場合を除いて任意に変更することができる。また、図示した制御装置の各構成要素は、機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散又は統合の具体的形態は、図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の負担や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散又は統合することができる。例えば、推定部３４０は、第１モード或いは第２モードの何れであるかを現在時刻から判定する「判定部」と、ユーザの就寝時刻を推定する「推定部」とに分散しても良い。

また、上述してきた実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。また、各実施形態は、内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、各実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 光源
１００ 制御装置
１１０ 第１算出部
１２０ 第２算出部

Claims (8)

1. 発光強度が制御可能であり少なくとも１つの発光体を有する光源の制御装置であって、
   第１分光分布から第２分光分布に至るまで、単位時間ごとに、調整した分光分布を表す第３分光分布を算出する第１算出部と、
   前記第３分光分布を再現するための前記発光体の前記発光強度を算出する第２算出部と
   を有し、
   前記第３分光分布は、単位時間ごとの前記第３分光分布を再現するよう設定された前記光源で照射された所定の物体の色差が所定変化量となるように設定され、
   前記第１分光分布は、前記光源が前記第１分光分布の出力光を照射してから前記第２分光分布の出力光を照射するまでの時間及び前記所定変化量に基づいて設定される
   制御装置。
2. 前記所定変化量は、Ｌ ^＊ ａ ^＊ ｂ ^＊ 色空間で表わされる０．４３３未満の色差である請求項１に記載の制御装置。
3. 前記第１分光分布は、さらに、前記光源が前記第１分光分布の出力光を照射してから、前記第２分光分布の出力光を照射するまでの期間における非視覚影響量に基づいて設定される請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 昼間に対応したモードを表す第１モード、又は、夜間に対応したモードを表す第２モードの何れであるかを判定する推定部をさらに有し、
   前記第２分光分布は、前記推定部によって推定されたモードが前記第１モードであるか前記第２モードであるかに応じて設定される請求項３に記載の制御装置。
5. 前記第１分光分布は、前記光源が就寝時刻に前記第２分光分布の出力光を出力するように、前記第１分光分布の出力光を出力する時刻から前記就寝時刻までの時間と、前記所定変化量とに応じて設定される請求項１に記載の制御装置。
6. 前記就寝時刻は、過去の複数日における就寝時刻から推定された時刻である請求項５に記載の制御装置。
7. 発光強度が制御可能である少なくとも１つの発光体を有する光源の制御装置であって、
   第１分光分布から第２分光分布に至るまで、単位時間ごとに、調整した分光分布を表す第３分光分布を算出する第１算出部と、
   前記第３分光分布を再現するための前記発光体の前記発光強度を算出する第２算出部と
   を有し、
   前記第３分光分布は、単位時間ごとの前記第３分光分布を再現するよう設定された前記光源で照射された所定の物体の色差が所定変化量となるように設定され、
   前記第１分光分布として予め設定された設定値を読み出し、前記光源が前記第１分光分布の出力光を照射してから前記第２分光分布の出力光を照射するまでの期間における非視覚影響量が予め設定された閾値以下の場合には、前記第１分光分布として前記設定値を用い、前記非視覚影響量が前記閾値を超える場合には、前記第１分光分布は、前記光源が前記第１分光分布の出力光を照射してから前記第２分光分布の出力光を照射するまでの時間及び前記所定変化量に基づいて変更される
   制御装置。
8. 発光強度が制御可能であり、少なくとも１つの発光体を有する光源と、
   請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の制御装置と
   を有する照明装置。

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