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

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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、第分光分布ら第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色空間やL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。
Figure 0005743960
次に、(数1)から算出された三刺激値X,Y,ZをL色空間の色度座標(L)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「Pstart(λ)」で照射された物体の色を「(L start,a start,b start)」、第2波長「Ptarget(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。
Figure 0005743960
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(λ)」とすると、「P(λ)」は、初期波長「Pstart(λ)」と第2波長「Ptarget(λ)」を用いて、(数3)として表すことができる。
Figure 0005743960
これらにより、第1算出部110は、求めた分光分布「P(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(λ)」、それぞれのLEDの発光強度を「a」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。
Figure 0005743960
すなわち、光源10の分光分布は、n個のLEDの発光強度「a」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」を(数4)により算出する。発光強度「a」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」を求める。第2算出部120によって算出された発光強度「a」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」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」は(数5)により定義される。
Figure 0005743960
(数5)において、「P(λ)」は照明の分光分布であり、「M(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」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」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」を算出する。
Figure 0005743960
Figure 0005743960
Figure 0005743960
ここで、定数j=0.31,β=0.285,β=0.2,β=0.72,b=0.01,b=0.001,rodsat=6.5である。また、「M(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、「V10(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」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、「I1s」は、第1波長から算出される非視覚影響量である。また、「I1t−Max」は、最大の非視覚影響量である。また、「I1t−min」は、最小の非視覚影響量である。また、「I’」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。
Figure 0005743960
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。
Figure 0005743960
Figure 0005743960
Figure 0005743960
(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「Pstart(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「Tsleep」を越えてしまうために、第2波長「Ptarget(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「Tsleep」までに調整が完了して、第2波長「Ptarget(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。
Figure 0005743960
(数13)において、「Tsleep」は現在時刻から就寝時刻までの時間を表す。また、「Pstart(λ)」は変更前の初期波長、すなわち第1波長を表す。また、「Ptarget(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「αstart」として、「αstart」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「Pstart(λ)」は(数14)で表される。
Figure 0005743960
(数14)において、「Pbase(λ)」は第1波長であり、「Ptarget(λ)」は第2波長である。具体的には、「αstart=0」である場合には、「Pstart(λ)=Pbase(λ)」となり、点灯時の違和感が最も小さくなる。また、「αstart=1.0」である場合には、「Pstart(λ)=Ptarget(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「αstart」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(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(λ)」は(数15)として表される。
Figure 0005743960
(数15)において、「β(t)」は初期波長「Pstart(λ)」と第2波長「Ptarget(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(λ)」で照射された物体の色「(L ,a ,b )」と、調整開始からt−Δt秒後の分光分布「Pt−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 」とする。そして、色差「ΔEab 」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(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 =VΔt」となる「β(t)」を第3波長の更新時に求めることで「P(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「Pstart(λ)」で照射された物体の色「(L start,a start,b start)」と、第2波長「Ptarget(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「Pstart(λ)」を再現するための各発光体の発光強度「astarti(1≦i≦n)」と、第2波長「Ptarget(λ)」を再現するための各発光体の発光強度「atargeti(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「ati(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「ati」を逐次更新することで、光源10の分光分布を変更する。
Figure 0005743960
(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「ISUM」は(数17)により表される。そして、算出された非視覚影響量「ISUM」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。
Figure 0005743960
Figure 0005743960
(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、「TADJ」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「ISUM」が決定された閾値を下回るまで「TADJ」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分光分布ら第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 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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