JP5966480B2 - 照明装置及び表示システム - Google Patents

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真史 長谷川
真史 長谷川
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聡 吉田
崇 平松
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Description

本発明は、照明装置及び表示システムに関する。
従来から様々な印刷出力の品質管理のために、複数の標準光源装置を備えたブースや色見台(例えば、X-rite社製、製品名「Macbeth Judge」)が提供されている。これらは分光分布が異なる2つ以上の蛍光灯を切り替えて、それぞれの観察条件下での印刷物を可視化できる。例えば、D50、D65の色温度の色評価蛍光灯や、紫外線ありなしが選択可能とされている。
特許文献1には、第1の分光分布をもつ第1の光源色によって照明する第1照明手段と、第2の分光分布をもつ第2の光源色によって照明する第2照明手段とを備える照明装置であって、前記第1の分光分布と前記第2の分光分布とが異なり、前記第1の光源色と前記第2の光源色との第1の色度差の値が同色許容範囲内となる第1の所定範囲であることを特徴とする照明装置が開示されている。また、前記第1の分光分布と前記第2の分光分布とが異なる波長領域において、前記第1の光源色によって照明した際の照明対象物体の第1の物体色と前記第2の光源色によって照明した際の前記照明対象物体の第2の物体色との第2の色度差の値が異色範囲内となる第2の所定範囲であることも、特許文献1には開示されている。
特許文献2には、色材と照明の組合せによる表現態様及び/又はパターンの変化を少なくとも一部に含んでなる演出システムであって、i)照明によって色の見えの変化が小さい色材を背景に、ii)照明によって色の見えの変化の大きい色材を組み合わせることにより、文字、模様その他少なくとも2次元からなる表現態様を予め被照明体の表面に形成しておき、照明源の違いに応じて前記色材の組み合わせ体の表現態様及び/又は見た目のパターンを看者に対し変化させ、それにより、照明源の違いに応じて前記色材の組み合わせ体の表現態様及び/又はパターンに変化をもたせることが可能であることを利用してユーザー及び看者に対し有効な演出システムを提供し得ることを可能ならしめることを特徴とする、色材と照明の組合せによる表現態様及び/又はパターンの変化を少なくとも一部に含んでなる演出システムが開示されている。
特開2008−282755号公報 特開2009−295472号公報
本発明の目的は、観察環境下に置かれた物体において、蛍光物質を有する部分の見え方を変化させることができる照明装置及び表示システムを提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、可視光で励起される蛍光物質を表面の一部に有する物体を観察環境下において照明する照明装置であって、波長400nmから440nmまでに最大ピークを有し且つ白色の分光特性となる第1の光で前記物体を照明する第1の照明手段と、前記波長400nmから440nmまでに最大ピークを有さず且 つ白色の分光特性となる第2の光で前記物体を照明する第2の照明手段と、前記第1の照 明手段が点滅すると共に、少なくとも前記第1の照明手段の消灯期間に前記第2の照明手 段が点灯するように、前記第1の照明手段と前記第2の照明手段とを駆動制御する駆動制 御手段と、を有する照明装置である。
請求項2の発明は、前記第1の照明手段及び前記第2の照明手段の各々は、平均演色評価数が80以上となる請求項1に記載の照明装置である。請求項3の発明は、前記第1の照明手段及び前記第2の照明手段の明度差が10以下となる請求項1又は請求項2に記載の照明装置である。
請求項4の発明は、前記駆動制御手段は、点灯時の変動による明度差が10以下となるように光量を制御する、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の照明装置である。請求項5の発明は、前記駆動制御手段は、前記第1の照明手段の消灯期間にのみ前記第2の照明手段が点灯するように、前記第1の照明手段と前記第2の照明手段とを駆動制御する、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の照明装置である。請求項6の発明は、前記駆動制御手段は、前記第1の照明手段の消灯期間及び点灯期間の両方で前記第2の照明手段が点灯するように、前記第1の照明手段と前記第2の照明手段とを駆動制御する、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の照明装置である。
請求項7の発明は、観察環境下に置かれ且つ可視光で励起される蛍光物質を表面の一部に有する物体と、波長400nmから440nmまでに最大ピークを有し且つ白色の分光特性となる第1の光で前記物体を照明する第1の照明手段と、前記波長400nmから4 40nmまでに最大ピークを有さず且つ白色の分光特性となる第2の光で前記物体を照明 する第2の照明手段と、前記第1の照明手段が点滅すると共に、少なくとも前記第1の照 明手段の消灯期間に前記第2の照明手段が点灯するように、前記第1の照明手段と前記第 2の照明手段とを駆動制御する駆動制御手段と、を有する表示システムである。
請求項8の発明は、前記第1の照明手段及び前記第2の照明手段の各々は、平均演色評価数が80以上となる請求項7に記載の表示システムである。請求項9の発明は、前記第1の照明手段及び前記第2の照明手段の明度差が10以下となる、請求項7又は請求項8に記載の表示システムである。
請求項10の発明は、前記駆動制御手段は、点灯時の変動による明度差が10以下となるように光量を制御する、請求項7から請求項9までのいずれか1項に記載の表示システムである。請求項11の発明は、前記駆動制御手段は、前記第1照明手段の消灯期間にのみ前記第2の照明手段が点灯するように、前記第1の照明手段と前記第2の照明手段とを駆動制御する、請求項7から請求項10までのいずれか1項に記載の表示システムである。請求項12の発明は、前記駆動制御手段は、前記第1照明手段の消灯期間及び点灯期間の両方で前記第2の照明手段が点灯するように、前記第1の照明手段と前記第2の照明手段とを駆動制御する、請求項7から請求項10までのいずれか1項に記載の表示システムである。
請求項1、5、7、11に記載の発明によれば、観察環境下に置かれた物体において、 色点滅により蛍光物質を有する部分の見え方を変化させることができる。
請求項2、請求項8に記載の発明によれば、観察環境下に置かれた物体の色を保ちながら、色点滅により蛍光物質を有する部分の見え方を変化させることができる。
請求項3、請求項9に記載の発明によれば、観察環境下に置かれた物体の明るさを保ちながら、色点滅により蛍光物質を有する部分の見え方を変化させることができる。
請求項4、6、10、12に記載の発明によれば、観察環境下に置かれた物の蛍光物質を有しない部分への光量を一定にでき観察者が感じるチラつきをなくすことができる。
本発明の実施の形態に係る表示システムの構成の一例を示す模式図である。 図1に示す照明装置の電気的構成を示すブロック図である。 (A)は第1照明光の分光スペクトルの一例を示すグラフである。(B)は第2照明光の分光スペクトルの一例を示すグラフである。 (A)及び(B)は本発明の実施の形態に係る表示システムの動作を示す模式図である。
<表示システムの構成>
(表示システムの概略構成)
まず、本発明の表示システムの構成について説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る表示システムの構成の一例を示す模式図である。図2は図1に示す照明装置の電気的構成を示すブロック図である。図1に示すように、表示システム10は、観察環境下に置かれた物体20と、物体20を照明する照明装置30とで構成されている。ここで「観察環境」とは、蛍光灯等の室内光下、自然光等の外光下など、観察者及び観察対象物が置かれている照明環境を意味する。
物体20は、可視光で励起される蛍光物質を表面に有する発光部22と、蛍光物質を表面に有しない非発光部24とを有する。図示した例では、パッケージの包装が発光部22に該当し、パッケージに掛けられたリボンが非発光部24に該当する。本実施の形態では、波長400−440nmにピークを有する第1照明光(可視光)が照射されると、発光部22の蛍光物質が励起されて、発光部22が蛍光発光する。
発光部22表面に蛍光物質を有していればよく、発光部22の形態は特に限定されない。例えば、蛍光物質を含む材料が、物体20の表面に塗布されていてもよく、発光部22を構成する材料に混合されていてもよい。なお、蛍光物質の具体例については後述する。
照明装置30は、波長400−440nmにピークを有し、その他の波長では白色となる第1照明光で物体20を照明する第1照明手段32と、波長400nmから440nmまでにピークを有しない白色の第2照明光で物体20を照明する第2照明手段34と、制御部36とを有している。第1照明手段32は、第1照明光を射出する第1光源32Aと、第1光源32Aを点灯駆動する第1駆動部32Bとを備えている。第2照明手段34は、第2照明光を射出する第2光源34Aと、第2光源34Aを点灯駆動する第2駆動部34Bとを備えている。
制御部36は、CPU(中央処理装置; Central Processing Unit)、各種プログラムを記憶したROM(Read Only Memory)、プログラムの実行時にワークエリアとして使用されるRAM(Random Access Memory)等を備え、装置全体の制御及び各種演算を行うコンピュータとして構成されている。照明装置30の各部は、図示しない収納部に収納されている。
第1駆動部32B及び第2駆動部34Bの各々は、制御部36に接続されている。制御部36は、制御信号に基づいて第1駆動部32Bにより第1光源32Aを駆動させて、第1照明手段32が点灯又は消灯するように制御する。また、制御部36は、制御信号に基づいて第2駆動部34Bにより第2光源34Aを駆動させて、第2照明手段34が点灯又は消灯するように制御する。
(第1照明光と第2照明光)
次に、第1照明光及び第2照明光について説明する。図3(A)は第1照明光の分光スペクトルの一例を示すグラフである。図3(B)は第2照明光の分光スペクトルの一例を示すグラフである。なお、図3(A)及び(B)に示す分光スペクトルは一例であり、第1照明光及び第2照明光は以下に説明する条件を満たしていればよく、例示したものに限定される訳ではない。また、縦軸は各ピーク位置での相対強度を表しており、実際のエネルギー強度とは異なる。
図3(A)に示すように、第1照明光は、波長400−440nmにピークを有すると共に、波長440nmより長波長側にも波長分布を有する、白色光に近い分光特性を有する照明光である。ここで「白色」とは、可視域において、複数のピークがあってもよく、例えば、蛍光励起を利用した照明光の分光分布には励起成分のピークがあったとしても白色として見える。また、白色として見える色温度は、3,000K(ケルビン)から13,000K以下(好ましくは12,000K以下)の範囲が該当する。この第1照明光を物体20に照射した場合には、発光部22の蛍光物質が励起されて、発光部22が蛍光発光する。
波長400−440nmの波長領域の光は、白色LED(発光ダイオード:Light Emitting Diode)、蛍光灯のように、観察環境において汎用されている照明光のピークとしては利用されていないため存在しても少量しか含まれていない。例えば、白色LEDの発光波長は450nmであり、自然光は波長380nm以下の紫外線を含む。このため、観察環境下においても物体20の見え方が変化するように、物体20が照明される。
また、波長400−440nmの波長領域の光は、視感度や等色関数から分かるように人間の目に対する感度が低いため、演色性に影響を与えず物体20の色の変化が小さい。また、より視覚に対する色の変化を少なくするには、波長400−420nmの波長領域の光が好ましい。更に、波長400nm以上の光は、波長380nm以下の紫外線と比べると、生体安全性が高い。波長400−440nmの波長領域の光を作るLEDとして、InGaN系のLEDチップを利用してもよい。
一方、図3(B)に示すように、第2照明光は、波長400−440nmにピークを有していない、白色光に近い分光特性を有する照明光である。この第2照明光を物体20に照射した場合には、物体20が明るく照明されるだけで、発光部22は蛍光発光しない。また、第2照明光は、エネルギー分布がフラットないわゆる「E光源」である。「E光源」では、色度xyが共に0.33となる。図3(B)と図3(A)とを比較すれば分かるように、第1照明光では、波長400−440nmに存在するピークの影響で、三刺激値X,Zが上昇する。このため、可視領域にもブロードな波長分布を有するようにして、刺激値Yに対応する波長の領域でエネルギーを増加させ、白色光に近い分光特性を得ているのである。
<表示システムの動作>
次に、本発明の表示システムの動作について説明する。
図4(A)及び(B)は本発明の実施の形態に係る表示システムの動作を示す模式図である。照明装置30では、制御部36により、第1照明手段32が点滅する共に、第1照明手段32の消灯期間に第2照明手段34が点灯するように、第1照明手段32及び第2照明手段34が制御される。
図4(A)に示すように、第1照明手段32が点灯すると、第1照明光が物体20に照射される。蛍光物質を有する発光部22は、蛍光発光して元の色とは異なる色で発色する。蛍光物質を有していない非発光部24は、蛍光発光せず元の色のままである。ここで異なる色とは、色差が3以上(目視で判断される程度)異なることを意味する。また、「色差」とは、CIE(国際照明委員会)にて規定された「色差(ΔE)」を表す。CIEでは種々の計算式で色差を規定しており、何れの計算式で求めた色差を用いてもよい。
一方、第1照明手段32が消灯すると、図1に示すように、発光部22は発光しなくなる。以下では、発光部22が、発光状態と非発光状態とを繰り返すことを「色点滅」という。また、発光部22及び非発光部24は、第1照明手段32の消灯により全体として暗い色に見える。従って、第1照明手段32が点滅すると、物体20の見え方は、図4(A)に示す状態と図1に示す状態との間で変化することになる。
そこで、図4(B)に示すように、第1照明手段32の消灯期間に第2照明手段34を点灯する。第2照明手段34の点灯により、第1照明手段32の消灯による光量の減少を補完して、第1照明手段32の点灯時に近い明るさにする。第2照明手段34の点灯により、第1照明光の代わりに第2照明光が物体20に照射される。蛍光物質を有する発光部22及び非発光部24は、元の色のままである。従って、第1照明手段32の消灯期間に第2照明手段34が点灯すると、物体20の見え方は、図4(A)に示す状態と図4(B)に示す状態との間で変化することになる。
観察環境下に置かれた物体20において、第1照明手段32の点滅及び第2照明手段34の点灯により、蛍光物質を有する発光部22が色点滅して、発光部22の見え方が変化する。発光部22の色点滅は、蛍光発光のオン・オフでもある。一方、第1照明手段32の点滅及び第2照明手段34の点灯により、蛍光物質を有していない非発光部24の見え方は変化しない。即ち、非発光部24の見え方を変化させずに、蛍光物質を有する発光部22の見え方だけを変化させている。
蛍光物質を有する発光部22の蛍光発光を伴う色点滅により、動的なアイキャッチ効果(注目を集める効果)が獲得される。例えば、用途として、注意を引く(例えば、「ここは危険」との表示や注意看板)や文字主体のものなどを対象とした場合、明度や色再現を管理する仕組みを必要としない第1照明手段のみであった方が、提供コストを下げることができる。一方で、物体20の明るさが一定になるように照明されて、非発光部24の色再現性も良好である仕組みでの本実施の形態の照明装置及び表示システムは、顧客の注目を集め、注意を引くための広告・宣伝手法、注意標識にも適用される。
上記の通り、第2照明光は、第1照明手段32の消灯による光量の減少を補完して、第1照明手段32の点灯時に近い明るさにする。従って、第1照明光と第2照明光とは、両者の分光特性の差が色順応により許容される範囲となるように設定されている。即ち、第1照明光及び第2照明光は、可視領域において近い分光特性を有しているとよい。
例えば、第1照明光及び第2照明光の各々は、CIEにより規定された平均演色評価数が共に80以上であるとよい。平均演色評価数の数値が高いほど、基準光下と比較してその照明光下での色再現性がよいことを表す。平均演色評価数80は、汎用の白色LEDより高いレベルである。平均演色評価数が80以上で両者の色再現性は略同じであり、平均演色評価数が90以上になると見分けが付かなくなる。
また、照明光の測定、または基準白色(白色校正板や用紙白色部など)からの反射光の測定による、第1照明光及び第2照明光の明度差は10以下であるとよい。ここで「明度差」とは、色差(明度、彩度、色相の各知覚量の差)の内、明度成分のことであり、測定や計算されるパラメータである。色順応を考慮すると、明度差が10以下で両照明光下において物体20の明るさが略一定となり、明度差が5以下で見分けが付かなくなる。
第1照明手段32の点滅は、点灯パルス間隔(即ち、消灯時間)が、人の目が点滅を知覚できる約50ms(ミリ秒)〜100ms以上の時間であればよい。例えば、点灯パルス間隔を、200msに設定してもよい。また、点灯時間と消灯時間は同じでもよく、異なっていてもよい。
例えば、点灯パルス幅(即ち、点灯時間)は20ms〜100msでの繰り返しとしてもよい。また、点灯パルス幅は、予め定めた範囲でランダムに設定してもよい。また、注目を受けた後、蛍光物質での表現部への印象を強めるために点灯パルス幅を長くしてもよい。これにより、蛍光物質で表現したい文字や記号に対して理解を助けることができる。また、パルス点灯に限らず、予め定めた期間は連続点灯し、予め定めた期間は点灯しない、という組み合わせでもよい。
なお、上記では、第2照明手段34の点灯により、第1照明光の代わりに第2照明光が物体20に照射される例について説明したが、第2照明手段34の点灯方法はこれに限定される訳ではない。第2照明手段34の点灯方法としては、以下の(1)〜(3)に示す3種類の点灯方法が挙げられる。ここでの「点灯」とは、光を照射している状態のことであり、一定の光量になる状態ではない。
(1)第1照明手段32の消灯期間のみに第2の照明手段34が点灯する。第2の照明手段34は、第1照明手段32に比べて明度差が10以下となるように物体を照明する。
(2)第1照明手段32の消灯期間とその前後の点灯期間の一部を合わせた期間を連続して、第2の照明手段34が点灯する。第1照明手段32と第2の照明手段34が同時に点灯する期間では、第1照明手段32と第2の照明手段34の各々が単独で点灯する期間に比べて明度差が10以下となるように物体を照明すれば、第1照明手段32と第2の照明手段34の光量比及びその時間的変化に制限はない。
(3)第1照明手段32の消灯期間とその前後の点灯期間の全部で、第2の照明手段34が点灯する。第1照明手段32と第2の照明手段34が同時に点灯する期間では、第2の照明手段34が単独で点灯する期間に比べて明度差が10以下となるように物体を照明すれば、第1照明手段32と第2の照明手段34の光量比及びその時間的変化に制限はない。ここでは明度差で光量の規定を説明したが、電力や放射輝度など複数の方法を利用してもよく、点灯時の変動をある範囲内(ここでは明度差10以下)で一定にすることが望ましい。
<蛍光物質>
次に、物体に使用される蛍光物質について説明する。
本実施の形態の蛍光物質は、波長400−440nmにピークを有する第1照明光(可視光)で励起されて、可視光に蛍光発光する物質である。このような蛍光物質としては、例えば、マジックルミノペイント(シンロイヒ社製)等の塗料を用いてもよい。
<変形例>
なお、上記では、包装されリボンを掛けられたパッケージを「物体」とする例について説明したが、蛍光物質を表面の一部に有する物体であればよく、物体の形態はこれに限定される訳ではない。例えば、蛍光物質をスプレーや筆などでの塗布、ガラス片やビーズなどのような固形と撹拌させての付着、蛍光物質が表面の一部に付加された印刷物としてもよい。また、物体は照明対象と認識されるものであればよく、例示したように「一体」に形成されていなくてもよい。
また、上記では、照明装置が固定型スタンドである例について説明したが、照明装置の形態はこれに限定される訳ではない。例えば、スポットライト等の照明ムラ(照明によるグラデーションや色差5以上の変動)が起こるような形態で、観察環境となる室内に取り付けられていてもよい。この場合、制御部等は、照明装置の外に設けてもよい。
また、上記では、照明装置が2つの照明手段(第1照明手段及び第2照明手段)を備える例について説明したが、照明手段は2つに限定される訳ではない。各照明手段の機能を果たす照明手段を含んでいればよく、3つ以上の照明手段を有していてもよい。
また、上記では、第1照明手段及び第2照明手段を交互に点灯する例について説明したが、第1照明手段を点滅させるだけでも、蛍光物質を有する発光部22が色点滅して、発光部22の見え方が変化する。但し、第1照明手段32の消灯により全体として暗い色になり、非発光部24の見え方も変化してしまう。
また、上記各実施形態で説明した照明装置及び表示システムの構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内においてその構成を変更してもよいことは言うまでもない。
10 表示システム
20 物体
22 発光部
24 非発光部
30 照明装置
32 第1照明手段
32A 第1光源
32B 第1駆動部
34 第2照明手段
34A 第2光源
34B 第2駆動部
36 制御部

Claims (12)

  1. 可視光で励起される蛍光物質を表面の一部に有する物体を観察環境下において照明する照明装置であって、
    波長400nmから440nmまでに最大ピークを有し且つ白色の分光特性となる第1の光で前記物体を照明する第1の照明手段と、
    前記波長400nmから440nmまでに最大ピークを有さず且つ白色の分光特性とな る第2の光で前記物体を照明する第2の照明手段と、
    前記第1の照明手段が点滅すると共に、少なくとも前記第1の照明手段の消灯期間に前 記第2の照明手段が点灯するように、前記第1の照明手段と前記第2の照明手段とを駆動 制御する駆動制御手段と、
    を有する照明装置。
  2. 前記第1の照明手段及び前記第2の照明手段の各々は、平均演色評価数が80以上となる請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記第1の照明手段及び前記第2の照明手段の明度差が10以下となる請求項1又は請 求項2に記載の照明装置。
  4. 前記駆動制御手段は、点灯時の変動による明度差が10以下となるように光量を制御する、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の照明装置。
  5. 前記駆動制御手段は、前記第1の照明手段の消灯期間にのみ前記第2の照明手段が点灯するように、前記第1の照明手段と前記第2の照明手段とを駆動制御する、請求項1から 請求項4までのいずれか1項に記載の照明装置。
  6. 前記駆動制御手段は、前記第1の照明手段の消灯期間及び点灯期間の両方で前記第2の照明手段が点灯するように、前記第1の照明手段と前記第2の照明手段とを駆動制御する、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の照明装置。
  7. 観察環境下に置かれ且つ可視光で励起される蛍光物質を表面の一部に有する物体と、
    波長400nmから440nmまでに最大ピークを有し且つ白色の分光特性となる第1の光で前記物体を照明する第1の照明手段と、
    前記波長400nmから440nmまでに最大ピークを有さず且つ白色の分光特性とな る第2の光で前記物体を照明する第2の照明手段と、
    前記第1の照明手段が点滅すると共に、少なくとも前記第1の照明手段の消灯期間に前 記第2の照明手段が点灯するように、前記第1の照明手段と前記第2の照明手段とを駆動 制御する駆動制御手段と、
    を有する表示システム。
  8. 前記第1の照明手段及び前記第2の照明手段の各々は、平均演色評価数が80以上となる請求項7に記載の表示システム。
  9. 前記第1の照明手段及び前記第2の照明手段の明度差が10以下となる、請求項7又請 求項8に記載の表示システム。
  10. 前記駆動制御手段は、点灯時の変動による明度差が10以下となるように光量を制御する、請求項7から請求項9までのいずれか1項に記載の表示システム。
  11. 前記駆動制御手段は、前記第1の照明手段の消灯期間にのみ前記第2の照明手段が点灯するように、前記第1の照明手段と前記第2の照明手段とを駆動制御する、請求項7から 請求項10までのいずれか1項に記載の表示システム。
  12. 前記駆動制御手段は、前記第1の照明手段の消灯期間及び点灯期間の両方で前記第2の照明手段が点灯するように、前記第1の照明手段と前記第2の照明手段とを駆動制御する、請求項7から請求項10までのいずれか1項に記載の表示システム。
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