JP6274538B2

JP6274538B2 - 照明方法および照明装置

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Publication number: JP6274538B2
Application number: JP2015557703A
Authority: JP
Inventors: 誠司中川; 洋輔岡本
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-09-02
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2034-09-02
Also published as: JPWO2015107720A1; WO2015107720A1; US20160330815A1

Description

本発明は、照明方法および照明装置に関する。

観察者が知覚できるような比較的低い周波数（約６０Ｈｚ以下）で明るさが時間的に変化する点滅光は目立ち、観察者の注意を引き付けるため、従来から照明装置に利用されており、例えば、避難口を知らせるための誘導灯や緊急車両または危険個所の存在を知らせるための警告灯の他、不審者を威嚇し周囲の人への注意を促す防犯装置（特許文献１）、商品に注意を引き付けるためのディスプレイ装置（特許文献２）や自動販売機（特許文献３）、空間の雰囲気を演出する照明装置（特許文献４〜６）などが知られている。

点滅光の点滅周波数が高くなると、観察者には点滅が知覚されずに、定常的に点灯する非点滅光との区別ができなくなる。高周波の点滅光を利用するものとしては、例えば、照明光に高周波の点滅信号を重層することにより情報伝達を行う伝送装置（特許文献７）が知られている。

特開２０１０−３３８１２号公報特開２０００−３３１２２８号公報特開２０１２−１９０１４０号公報特開２００７−１９４１１７号公報特開２０１０−１５９６２号公報特開２０００−１１３７０２号公報特開２００５−１４２７７３号公報

点滅光のみを利用して商品等の物品を照明する場合には、特定の領域に存在する物品は目立つように照明できる一方で、その周辺領域に存在する他の物品は照明できないことから、多数の物品を照明しつつ、その中から特定の物品のみを目立たせるような用途には適さないという問題があった。

一方、特定領域に存在する物品のみを点滅光で照明し、その周辺領域に存在する他の物品は、定常的に点灯する非点滅光で照明しようとすると、物品毎に点滅光または非点滅光の光源が必要になるため、コスト面や設置スペースの面で問題が生じ易いという問題があった。また、照明される各物品が移動する場合には、それぞれの動きに合わせて点滅光および非点滅光の照射領域を変える必要があり、そのための機構や制御が煩雑になるおそれがあった。

更に、物品全体を非点滅光で照明しつつ、特定領域の物品のみを点滅光で更に照明する場合には、非点滅光よりも明るい範囲で点滅光の明るさが変化することになることから、観察者にまぶしさや不快感を与えるおそれがあった。また、これを抑制するために非点滅光の明るさを低減すると、周辺領域にある他の物品が見えにくくなるという問題があった。

そこで、本発明は、特定領域を目立つように照明しつつ、その周辺領域も十分に照明することができる照明方法および照明装置を提供することを目的とする。

本発明の前記目的は、複数の光源により特定領域およびその周辺領域を照明する照明方法であって、複数の前記光源は、点滅周波数が互いに相違しており、それぞれの照射範囲を特定領域で部分的に重複させることにより、各照射範囲のうち両者が重複しない周辺領域において観察者が知覚する光の前記点滅周波数とは異なる周波数の点滅刺激を、前記特定領域において観察者に知覚させ、複数の前記光源の前記点滅周波数を、いずれも１０〜３０Ｈｚの範囲に設定する照明方法により達成される。

この照明方法は、前記点滅刺激の周波数を、１〜４Ｈｚの範囲に設定することが好ましい。

また、複数の前記光源の前記照射範囲を移動させることにより、前記特定領域の範囲を変化させることができる。

また、本発明の前記目的は、特定領域およびその周辺領域を照明する複数の光源を備える照明装置であって、複数の前記光源は、点滅周波数が互いに相違しており、それぞれの照射範囲を特定領域で部分的に重複させることにより、各照射範囲のうち両者が重複しない周辺領域において観察者が知覚する光の前記点滅周波数とは異なる周波数の点滅刺激を、前記特定領域において観察者に知覚させ、複数の前記光源の前記点滅周波数が、いずれも１０〜３０Ｈｚの範囲に設定されている照明装置により達成される。

本発明によれば、特定領域を目立つように照明しつつ、その周辺領域も十分に照明することができる照明方法および照明装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る照明装置の概略構成図である。（ａ）および（ｂ）は異なる点滅周波数を有する点滅光について、（ｃ）はこれらの点滅光の合成光について、輝度変化の時間波形を示す図である。異なる変調度（Ｍ１，Ｍ２）で輝度変化する点滅光の時間波形を示す図である。振幅変調点滅光における変調周波数での点滅に対する検出閾を示す図である。本発明の他の実施形態に係る照明装置の概略構成図である。本発明の更に他の実施形態に係る照明装置の概略構成図である。本発明の更に他の実施形態に係る照明装置の概略構成図である。本発明の更に他の実施形態に係る照明装置の概略構成図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る照明装置の概略構成図である。図１に示す照明装置１は、ショーケース５０内に配置された複数の商品Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３（例えば、宝飾品、食品、衣料品等）を照明するように、ショーケース５０の上部に取り付けられた複数の光源１０ａ，１０ｂと、各光源１０ａ，１０ｂの輝度を制御する制御装置２０とを備えている。

光源１０ａ，１０ｂは、単一または複数の発光素子（例えば、ＬＥＤチップ）等から構成され、それぞれの照射範囲Ｉａ，Ｉｂが、ショーケース５０内の空間領域である特定領域Ｓにおいて、部分的に重複するように配置されている。これにより、特定領域Ｓ内の商品Ｐ２は、複数の光源１０ａ，１０ｂの双方により照明される一方、各照射範囲Ｉａ，Ｉｂのうち両者が重複しない周辺領域Ｃａ，Ｃｂ内の商品Ｐ１，Ｐ３は、複数の光源１０ａ，１０ｂのいずれか一方により照明される。各光源１０ａ，１０ｂから照射される光は、可視光領域（約３８０〜７５０ｎｍ）の波長成分を含んでおり、その波長成分は、単一または複数のいずれであってもよく、あるいは連続的な波長成分であってもよい。

制御装置２０は、電源回路２２および駆動回路２４を備えており、不図示の商用電源に接続される。電源回路２２は、整流回路、スイッチング素子、トランス等を備えており、供給された商用電力を整流して直流電力に変換する。駆動回路２４は、メモリに予め格納された各光源１０ａ，１０ｂの点滅周波数に対応するパルス信号を生成する。各光源１０ａ，１０ｂの点滅周波数は個別に設定されており、制御装置２０は、駆動回路２４からの信号に基づいて、各光源１０ａ，１０ｂをそれぞれ異なる周波数で点滅させる。パルス信号の波形は、本実施形態においては正弦波としているが、矩形波や三角波などであってもよい。

図２（ａ）及び（ｂ）は、各光源１０ａ，１０ｂの輝度変化の一例を示している。各光源１０ａ，１０ｂの点滅光は、位相が同じで、平均輝度および振幅がいずれも同じ値（＝Ｌ）であり、一方の光源１０ａは点滅周波数ｆ１で点滅するのに対し、他方の光源１０ｂは点滅周波数ｆ２で点滅する。図２（ｃ）は、各光源１０ａ，１０ｂの照射範囲の重複領域における輝度変化の一例を示している。各点滅周波数ｆ１，ｆ２の絶対値の差｜ｆ１−ｆ２｜が小さい場合、照射範囲の重複領域においては、図２（ａ）および（ｂ）に示す波形の重ね合わせにより、周波数（ｆ１＋ｆ２）／２の波形の包絡線からなる周波数｜ｆ１−ｆ２｜の点滅刺激が生じる。例えば、各光源１０ａ，１０ｂの点滅周波数ｆ１，ｆ２が、それぞれ２０Ｈｚ，２２Ｈｚである場合、２Ｈｚの点滅刺激を表現することができる。点滅刺激の平均輝度および振幅はいずれも２Ｌであり、各光源１０ａ，１０ｂの点滅光の平均輝度および振幅と比較して、それぞれ２倍になっていることから、周辺領域Ｃａ，Ｃｂに対して特定領域Ｓを十分に目立たせることができる。

本実施形態の照明装置１によれば、点滅周波数ｆ１，ｆ２が互いに相違する２つの光源１０ａ，１０ｂが、それぞれ周辺領域Ｃａ，Ｃｂを照明するだけでなく、特定領域Ｓにおいて、各点滅周波数ｆ１，ｆ２の差分周波数である周波数｜ｆ１−ｆ２｜の点滅刺激を観察者に知覚させることができるので、周辺領域Ｃａ，Ｃｂにある商品Ｐ１，Ｐ３を十分に照明しつつ、特定領域Ｓにある商品Ｐ２を目立たせることができる。したがって、特定領域Ｓの照明用に別途光源を用意することがないため、低コスト化や省スペース化を図ることができる。

また、商品Ｐ２の形状・大きさの変更等により、特定領域Ｓの大きさを変更する必要が生じた場合には、各光源１０ａ，１０ｂの照射範囲Ｉａ，Ｉｂの重複領域を調整するだけでよく、変更に容易に対応することができる。

各光源１０ａ，１０ｂの点滅光は、平均輝度および変調度がそれぞれ高いほど、周辺領域Ｃａ，Ｃｂおよび重複領域Ｓにおける輝度の時間変化を大きくすることができ、点滅を観察者に知覚させ易くすることができる。図３に示すように、点滅光の輝度変化の変調度が１に近い値（Ｍ１）であれば強く知覚されるが、例えば変調度が１より低い値（Ｍ２）の点滅光であっても平均輝度を高くすることで輝度変化を強く知覚させることができ、特に重複領域Ｓにおいてはこれらの輝度変化が合成されるため、より知覚し易くなる。すなわち、点滅光の変調度は０〜１の範囲で適宜設定可能である。

本発明者らの研究によれば、ある時間周波数（構成周波数）での点滅を、他の時間周波数（変調周波数）で振幅変調した光（振幅変調点滅光）に対しては、構成周波数および変調周波数での点滅が知覚される場合があるが、構成周波数は、高くなると変調周波数での点滅が知覚されにくくなる。構成周波数の点滅が知覚されないほど高い場合には、変調周波数の点滅は知覚されない。このため、各光源１０ａ，１０ｂの点滅周波数ｆ１，ｆ２は、観察者が点滅を知覚できる限界の周波数である臨界融合周波数（CFF： Critical Flicker Frequency、約６０Ｈｚ）以下にする必要がある。

図４は、変調周波数をパラメータとした場合の、点滅光の構成周波数と、点滅を知覚できる変調度の閾値との関係を示している。図４に示す結果から、変調周波数に拘わらず構成周波数が高くなるほど変調度の閾値が高くなり、点滅を知覚し難くなっていることがわかる。本発明は、このような知見を応用し、点滅周波数が異なる２つの点滅光を合成した場合における差分周波数での点滅刺激についても上記と同様の知覚特性が得られることに基づき、完成させたものである。

すなわち、各光源１０ａ，１０ｂの点滅周波数ｆ１，ｆ２は、特定領域Ｓにおける点滅刺激を観察者に容易に知覚させるため、上述した臨界融合周波数以下に設定することが好ましい。また、図４に示す結果によれば、構成周波数が１０〜３０Ｈｚの範囲においては、構成周波数が高くなっても振幅変調点滅光の知覚感度はそれほど低下しないのに対し、構成周波数が３０Ｈｚを超えると振幅変調点滅光の知覚感度は急激に低下することから、各光源１０ａ，１０ｂの点滅周波数ｆ１，ｆ２を１０〜３０Ｈｚに設定することで、特定領域Ｓにおいて生じる差分周波数｜ｆ１−ｆ２｜の点滅刺激を、観察者により知覚させ易くすることができる。

各光源１０ａ，１０ｂの点滅周波数ｆ１，ｆ２は、臨界融合周波数より低い場合であっても、臨界融合周波数に近づくほど観察者が点滅を知覚し難くなることから、周辺領域Ｃａ，Ｃｂにおいて観察者に点滅を知覚させ難くする（すなわち、非点滅光での照明のように感じさせる）一方で、特定領域Ｓにおいて観察者に点滅刺激を知覚させたい場合には、点滅周波数ｆ１，ｆ２を、２０〜３０Ｈｚに設定することが好ましい。また、特定領域Ｓだけでなく、周辺領域Ｃａ，Ｃｂにおいても観察者に点滅を知覚させたい場合には、点滅周波数ｆ１，ｆ２を１０Ｈｚ前後に設定することが好ましい。

特定領域Ｓにおいて知覚される点滅刺激の周波数｜ｆ１−ｆ２｜は、観察者に知覚させたい周波数となるように設定すればよいが、各光源１０ａ，１０ｂの点滅周波数ｆ１およびｆ２よりも低いことが好ましく、観察者が点滅を明確に近くできるように、例えば１〜１０Ｈｚであることが好ましい。図４に示す結果からは、差分周波数｜ｆ１−ｆ２｜が少なくとも１〜４Ｈｚの範囲において、良好に知覚させることができる。差分周波数｜ｆ１−ｆ２｜は、点滅周波数ｆ１，ｆ２と異なる周波数にすることで、周辺領域Ｃａ，Ｃｂにおいて知覚される点滅とは異なる点滅刺激を、特定領域Ｓにおいて生じさせることができる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されない。例えば、本実施形態では２つの光源１０ａ，１０ｂの照射範囲Ｉａ，Ｉｂを重複させた場合を例に説明しているが、光源の数は３つ以上であってもよく、それぞれの照射範囲の重複領域が少なくとも１つ以上存在するように各光源を配置することで、本実施形態と同様の効果を奏することができる。点滅光の輝度、変調度、波長、位相、時間変化パターンは、複数の光源間で同一であってもよく、異なっていてもよい。また、各光源の輝度や変調度を適切に制御することで、重複領域で知覚される点滅光の強度を、使用場面やその目的に応じて調整することが望ましい。

また、各光源の点滅光の輝度、変調度、波長、位相、時間変化パターンは、本実施形態においては経時的に一定としているが、時間の経過と共に連続または不連続に変化させるようにしてもよい。これによって、周辺領域および特定領域における点滅の見え方が時間的に変化するため、幻想的な雰囲気を演出することも可能である。

また、図５（ａ）に示すように、各光源１０ａ，１０ｂを、ショーケース５０の天井面に固定されたブラケット１２ａ，１２ｂにそれぞれ上下方向に回動可能に取り付ける等して、光源１０ａ，１０ｂの照射範囲を移動できるように構成してもよい。この構成によれば、ショーケース５０内の商品Ｐ１〜Ｐ３が、例えばコンベア５２により搬送されて移動する場合に、図５（ｂ）に示すように、商品Ｐ１〜Ｐ３の移動に合わせて各光源１０ａ，１０ｂを不図示のモータ等により回動させるように、制御装置２０が光源１０ａ，１０ｂの照射範囲を制御することで、商品Ｐ１〜Ｐ３を周辺領域Ｃａ，Ｃｂおよび特定領域Ｓに継続的に保持することができる。このように、特定領域Ｓの範囲（位置や大きさ）を経時的に変化させる必要がある場合においても、図５に示す照明装置１は、特定領域Ｓのみを照明する光源が不要であることから、容易に制御することができる。光源１０ａ，１０ｂの照射範囲の移動は、必ずしも光源１０ａ，１０ｂを回動させる場合に限られず、例えば、光源１０ａ，１０ｂ自体を移動させることもできる。また、一方の光源１０ａの照射範囲を固定したまま、他方の光源１０ｂの照射範囲を移動させることも可能であり、照射範囲の重複を断続的に生じさせることで、強い演出効果を奏することもできる。

また、図６に示すように、光源１０ａ，１０ｂ毎に制御装置２０ａ，２０ｂを設けて、各制御装置２０ａ，２０ｂを商用電源等に接続して電力供給を受けるように構成してもよい。制御装置２０ａ，２０ｂは、それぞれ電源回路２２ａ，２２ｂおよび駆動回路２４ａ，２４ｂを備えており、光源１０ａ，１０ｂの点滅周波数を個別に設定することができる。

また、同じく図６に示すように、光源１０ａ，１０ｂを包囲するように笠などの遮蔽部材１４ａ，１４ｂを設けてもよく、遮蔽部材１４ａ，１４ｂの下部開口の大きさや形状を適宜調整することにより、各光源１０ａ，１０ｂの所望の照射範囲を容易に得ることができる。遮蔽部材１４ａ，１４ｂは、内面を鏡面や白色面などとして反射性を高めることが輝度を高める上で好ましいが、照射範囲の輝度をある程度抑制したいような場合には、遮蔽部材１４ａ，１４ｂの内面を黒色面などにしてもよい。

また、上記の各実施形態においては、光源１０ａ，１０ｂを特定領域および周辺領域の上方に配置しているが、光源１０ａ，１０ｂの位置は特に限定されない。例えば、特定領域および周辺領域の側方、下方、前方または後方に、光源１０ａ，１０ｂを配置してもよく、あるいは、一方の光源１０ａを上方に配置し、他方の光源１０ｂを下方に配置する等してもよい。特定領域および周辺領域の周辺に被照射物以外の物体が存在する場合であっても、この物体が光透過性を有するものであれば、当該物体を介して特定領域および周辺領域を照明することが可能である。

また、上記の各実施形態においては、本発明の照明装置を、ショーケース内に配置された商品の照明に使用する場合を例に説明したが、例えば、自動販売機の見本、室内や室外の展示物（絵画、置物、植物、看板等）、ディスプレイパネル、舞台の演者などの照明用としても好適であり、その用途は特に限定されるものではない。特に、１または複数の対象物の全体を照明しつつ、その中の一部のみを特に目立たせたいような用途に、好適に使用することができる。

例えば、図７に示すように、看板、パネル、スクリーンあるいは建築物の外壁等の表示体６０が起立状態で設置されている場合、複数の光源１０ａ，１０ｂを表示体６０の前方に配置して、表示体６０の表面における特定領域Ｓおよび周辺領域Ｃａ，Ｃｂを照明することができる。この照明方法によれば、表示体６０に表示された特定の情報等に対して観察者に適宜注意を喚起することができる。

また、図８に示すように、家庭用テレビ、大型モニタ、携帯情報端末あるいはパネル広告等において、光透過性を有する液晶パネルや光透過パネル等のディスプレイパネル７０の後方に複数の光源１０ａ，１０ｂを配置することにより、各光源１０ａ，１０ｂからの照射光がディスプレイパネル７０を透過して、ディスプレイパネル７０の表示部７２における特定領域Ｓおよび周辺領域Ｃａ，Ｃｂを照明するように構成することができる。

１照明装置
１０ａ，１０ｂ光源
Ｉａ，Ｉｂ照射範囲
Ｓ特定領域
Ｃａ，Ｃｂ周辺領域
ｆ１，ｆ２点滅周波数

Claims

複数の光源により特定領域およびその周辺領域を照明する照明方法であって、
複数の前記光源は、点滅周波数が互いに相違しており、それぞれの照射範囲を特定領域で部分的に重複させることにより、各照射範囲のうち両者が重複しない周辺領域において観察者が知覚する光の前記点滅周波数とは異なる周波数の点滅刺激を、前記特定領域において観察者に知覚させ、
複数の前記光源の前記点滅周波数を、いずれも１０〜３０Ｈｚの範囲に設定する照明方法。
前記点滅刺激の周波数を、１〜４Ｈｚの範囲に設定する請求項１に記載の照明方法。
複数の前記光源の照射範囲を移動させることにより、前記特定領域の範囲を変化させる請求項１または２に記載の照明方法。
特定領域およびその周辺領域を照明する複数の光源を備える照明装置であって、
複数の前記光源は、点滅周波数が互いに相違しており、それぞれの照射範囲を特定領域で部分的に重複させることにより、各照射範囲のうち両者が重複しない周辺領域において観察者が知覚する光の前記点滅周波数とは異なる周波数の点滅刺激を、前記特定領域において観察者に知覚させ、
複数の前記光源の前記点滅周波数が、いずれも１０〜３０Ｈｚの範囲に設定されている照明装置。