JP6367471B2 - 屋内展示物照明用照明システム及び照明方法 - Google Patents

Description

本発明は、美術館や博物館等の展示物の照明に使用される照明システムおよび照明方法に関する。

美術品や工芸品において、作品の持つ色彩は最重要特性の１つだが、例えば絵画や壷は自身が発光するわけではないため、美術館等において展示物を鑑賞する際の照明も、作品と同じほど重要な意味を持つ。何故なら、展示物の鑑賞者は照明光源から照射された可視光のうち、展示物の表面で反射された光を観察しているためである。芸術家がいくら美しい色彩を表現していたとしても、展示物に照射される光源に、特定の色彩に対応した発光成分が含まれていなければ、鑑賞者には薄暗くて色彩感覚に乏しい色調でしか展示物を観察することはできない。従い照明用光源には、芸術家がどの様な色彩表現を用いた場合でも、芸術家の意図を忠実に再現できる様、あらゆる波長成分の可視光を均等に含んでいることが求められる。

この様な照明用途に最も望ましい光源は太陽光である。太陽光は連続的な光の波長成分から成り立っており、可視光波長である４００ｎｍから７８０ｎｍまでのあらゆる光成分を、ほぼ均等に含んでいて、自然界に存在するあらゆる色を、その物質が持つ本来の色として再現することができる。

しかしながら、いくら太陽光が光源として優れていても、美術館等に所蔵される重要美術品の照明に、太陽光が直接利用されることは稀である。

その理由は、まず人工的に管理できないことである。太陽光の発光特性は時々刻々変化し、季節毎、一日毎に変化する上、気象条件に拠っては利用できなくなる場合も起こり得る。美術館等も１種の商業施設であり、館内照明の強度や色合いを適切に管理できなければ、役に立たないものである。

そして、より重要な理由は、太陽光があらゆる波長の可視光を含むと同時に、紫外光や赤外光などの可視光以外の発光成分も含んでいることである。紫外光や赤外光は目に見えないことから、照明用途としては役に立たない一方で、電磁波の１種として一定強度のエネルギーを保有している。特に紫外光は、可視光よりも波長が短く、強いエネルギーであることから、紫外光が絵画等に照射されると、歴史的な作品の退色や脆化等を早めてしまうとの問題がある。

従って、紫外光等の有害成分を含まず、その上で可視光波長領域においては、太陽光と
同等の発光成分を有する人工光源を得ることができれば、美術館等の照明として理想的なものを得ることができる。

一方人工光源として、近年は、省エネや二酸化炭素排出量削減の観点からＬＥＤ（発光ダイオード）を使った光源が注目されている。タングステンフィラメントを使った従来の白熱電球と比べて、長寿命かつ省エネが可能であり、その利便性からＬＥＤ照明は急速に市場を伸ばしつつある。当初のＬＥＤ照明は、青色発光のＬＥＤと黄色発光の蛍光体を組み合わせて白色光を得るタイプのものが多く、暖かみに欠ける不自然な白色しか再現することができなかった。しかしながら、ＬＥＤ製品の市場拡大と共に性能向上も著しく、ＬＥＤと蛍光体の組み合わせに関する種々の改良が行われた結果、太陽光を再現可能な白色光源もいくつか開発されている。

特許文献１は太陽光と同等の発光スペクトルを有する光源の発明で、色温度の異なる太陽光を、同じ色温度の黒体輻射スペクトルで再現させたものである。この発明では、時間と共に変化する種々の色温度の太陽光に対し、見かけ上の白色光のみならず、スペクトル形状まで含めて近似させた白色光源を得ることができる。次に特許文献２は、白色光源と赤色光源を混合して、黒体放射軌跡上の白色を再現することのできる照明装置に関する発明である。この装置により得られる白色光は、高い演色性を示すことができ、食材照明や美術館照明に利用することができる。また特許文献３は、美術館や博物館の展示物等の照明において、展示物の損傷を防ぐため、照明の方法を改善した発明である。照明光による展示物の劣化を防ぐため、従来は照明強度を犠牲にして対策するしか無かったが、この発明ではＬＥＤをパルス点灯することにより、目に感じる明るさを維持したまま展示物に対する物理的照射エネルギーを抑制することができ、展示物の損傷を低減することができる。

国際公開ＷＯ２０１２／１４４０８７号 特開２０１１−１５４８９５号公報 特開２０１４−０７８３３４号公報

美術館等の展示物の照明において、作品の持つ本来の色彩を忠実に再現できることは、何よりも優先して求められるべき基本特性である。しかしながら、単なる再現のみでなく、作者や美術工芸員の求めに応じて、例えば色彩感や立体感を際立たせる等、特定の目的に応じた演出効果を高めることができれば、より応用範囲の拡大された照明光源とすることができる。

例えば、赤色と緑色の対比を強調した作品があった場合、それらの２色を浮き立たせる照明があれば、作品の鑑賞者は、よりわかりやすく作者の意図を理解することができる。この様な場合、従来の白色光源に、赤色と緑色の光源を追加して照明すれば、演出効果を得ることができるかも知れない。しかし、この様な照明では、赤色や緑色以外の部分にも同じ色の光が照射されるため、赤色成分や緑色成分の多い箇所は相対的に明るく、その他の箇所は相対的に暗くなり、不自然な見え方になってしまう。

或いは別の方法として、展示物に対して、他の作品より強い強度の光を照射して、作品全体を浮かび上がらせるのも、或る程度の効果が予想される。しかし、この様な照明の場合、特許文献３に記載されていた様に、大量の光照射に伴う展示物の劣化が心配である。最近の照明では、最も有害な成分である紫外線量を極力低減した製品を利用することも可能である。しかしながら、可視光中に含まれる青色成分の光エネルギーが、特定組成の橙色や赤色顔料等の劣化を早めることも知られており、可視光のみに限定した場合でも、発光強度の強い光を多用することは回避した方が望ましい。

そして、上記の様に発光色のみに工夫を加えた光源では、演出効果にも限界がある。展示物が工芸品である場合、作品は当然ながら立体形状である。また表面には、素材自身が持つ表面の粗さや凹凸、更には立体的な紋様の施されている場合がある。絵画の場合、基本は平面形状だが、例えば油絵等においては、絵具等を塗り重ねた盛り上がりに、独特の魅力を有する作品も少なくない。

実施形態は、対象独自の風合いや立体感などを引き立たせることができる照明を提供することを目的とする。

実施形態に従う照明システムは、黒体輻射軌跡上の特定の色温度を有する白色光源の発光スペクトルをＰ（λ）、対応する色温度の黒体輻射の発光スペクトルをＢ（λ）、分光視感効率のスペクトルをＶ（λ）、Ｐ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ１、Ｂ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ２としたとき、−０．２≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２、の関係を満たす複数の白色光源を備える。夫々の白色光源は色温度の異なる白色光源であり、夫々の白色光源からの光が異なる方向から対象に照射されるように構成されている。

実施形態の照明システムを用いることにより、色弁別性や境界弁別性が向上し、対象の見え方を、より一層鮮やかで立体感のあるものとすることができる。そして個々の白色光源は、色温度が異なるだけで、何れも自然光に極力近似しているため、自然な風合いを保持したまま、鮮やかさを浮き立たせることが可能となる。

図１は、分光視感効率のスペクトルを示すグラフである。 図２は、色温度５１００Ｋの黒体輻射スペクトルを示すグラフである。 図３は、図２の黒体輻射スペクトルに対応する実施形態の白色光源のスペクトルの一例を示すグラフである。 図４は、実施形態の白色光源の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））の一例を示すグラフである。 図５は、図３の黒体輻射の（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示すグラフである。 図６は、図４および図５に基づく差分スペクトル（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））の一例を示すグラフである。 図７は、実施形態の照明システムにおける白色光源の配置の一例を示す図である。 図８は、展示物の平面中心を示す概念図である。 図９は、実施形態の照明システムの一例を示すブロック図および当該照明システムを使用する方法を示すフローチャートである。 図１０は、実施形態の照明システムの一例の使用時の様子を示す図である。 図１１は、実施例１の白色光源（色温度４２００Ｋ）の発光スペクトル分布を示すグラフである。 図１２は、実施例１の白色光源（色温度４２００Ｋ）の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を示すグラフである。 図１３は、色温度４２００Ｋの黒体輻射スペクトルを示すグラフである。 図１４は、図１３の黒体輻射の（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示すグラフである。 図１５は、図１２および図１４に基づく差分スペクトル（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示すグラフである。 図１６は、実施例２の白色光源（色温度５０００Ｋ）の発光スペクトル分布を示すグラフである。 図１７は、実施例２の白色光源（色温度５０００Ｋ）の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を示すグラフである。 図１８は、色温度５０００Ｋの黒体輻射スペクトルを示すグラフである。 図１９は、図１８の黒体輻射の（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示すグラフである。 図２０は、図１７および図１９に基づく差分スペクトル（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示すグラフである。 図２１は、実施形態の照明システムの応用例を示す側面図である。 図２２は、実施形態の照明システムの応用例を示す正面図である。 図２３は、照明システムの評価に用いた絵画である。 図２４は、比較例２の照明システムの照明による絵画鑑賞評価結果を示すグラフである。 図２５は、比較例３の照明システムの照明による絵画鑑賞評価結果を示すグラフである。 図２６Ａは、実施例３および４の照明システムの照明による絵画鑑賞評価結果（色彩の鮮やかさ）を示すグラフである。 図２６Ｂは、実施例５および６の照明システムの照明による絵画鑑賞評価結果（色彩の鮮やかさ）を示すグラフである。 図２７Ａは、実施例３および４の照明システムの照明による絵画鑑賞評価[結果（筆致の立体感）を示すグラフである。 図２７Ｂは、実施例５および６の照明システムの照明による絵画鑑賞評価[結果（筆致の立体感）を示すグラフである。

実施形態の例として、白色光源と、白色光源を形成するためのＬＥＤモジュール、複数の白色光源と複数の白色光源をコントロールする制御部を備えた照明システムについて説明する。

（白色光源）
実施形態に従う白色光源では、各種色温度の太陽光を再現することを基本とする。即ち、特定の色温度の太陽光を再現するに当たり、太陽光と同じ色温度の黒体輻射スペクトルを、太陽光線による発光スペクトルと看做し、その形状まで近似させることを基本とする。太陽は黒体の１種であると考えることが出来、黒体の輻射スペクトル曲線と太陽光の発光スペクトル曲線の一致は良好であり、実際の太陽光線のスペクトル分布は５８００Ｋの黒体輻射スペクトルに近いとされている。

ところが、地球上に到達する太陽光は、時々刻々と色温度が変化する。地球の自転や公転の影響で、地球上から見た太陽光の高度が、一日単位や年間単位で周期的に変化するためである。地球の表面には空気や水分、更には各種浮遊物が存在する為、太陽光が地球の表面に到達するまでには、それら浮遊物層を通過する間に、各種粒子と衝突することで、特定波長成分の光が散乱されてしまう。この時、地球上から見た太陽高度が変化すると、太陽光が浮遊物層を通過する距離が変化し、更に散乱光の見え方が角度により変化するため、様々な色温度の白色光が周期的に現れることになる。通常、太陽高度の低い朝方や夕方には概ね２０００〜４０００Ｋの白色光、そして太陽の高度が最も高くなる正午で概ね５０００〜６０００Ｋの白色光、更に日陰や曇り空では概ね６０００〜７０００Ｋの白色光となることが知られている。

前記の様な種々の色温度の太陽光を再現するため、実施形態の白色光源では、色温度の範囲が２０００Ｋから８０００Ｋの黒体輻射スペクトルに近似させた発光スペクトルを合成した。この温度範囲によると、地球上で観測することのできる太陽光の色温度範囲をほぼ網羅することが可能である。なお照明光源として多用される色温度の範囲は２２００Ｋから６５００Ｋである。

ところで、前記した黒体輻射スペクトルは、下記に示されるプランクの公式により求めることができる。

式中、ｈはプランク定数、ｋはボルツマン定数、ｃは光速、ｅは自然対数の底であり、一定の数値で固定されるため、色温度Ｔが決まれば、各波長（λ）に対応したスペクトル分布Ｂ（λ）を容易に求めることができる。

実施形態の白色光源は、具体的に以下の様に定義されるものである。各白色光源の発光スペクトルをＰ（λ）、白色光源と同じ色温度を示す黒体輻射の発光スペクトルをＢ（λ）、分光視感効率のスペクトルをＶ（λ）、Ｐ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ１、Ｂ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ２としたとき、前記白色光源の発光スペクトルは下記式（Ｉ）
−０．２≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２ … （Ｉ）
を満たすことを特徴としている。

更に実施形態の白色光源は、黒体輻射の発光スペクトルを、より厳密に再現する意味で、下記式（ＩＩ）
−０．１≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．１ … （ＩＩ）
を満足することが望ましい。

以上の定義について、図面を用いて具体的に説明する。図１は分光視感効率のスペクトルを示すグラフである。人の目の感度に対応したスペクトル分布で、約５５５ｎｍにおいて最大感度を有する左右対称なスペクトル分布を示すことがわかる。

図２は色温度５１００Ｋの太陽光に対応する黒体輻射スペクトルであり、図３は５１００Ｋの黒体輻射スペクトルに近似させた実施形態の白色光源の発光スペクトルである。両者を比較すると、４５０ｎｍから６５０ｎｍの波長領域において、２つの発光スペクトル形状が良好に一致していることが判る。４５０ｎｍ以下および６５０ｎｍ以上の波長では、両者のスペクトル分布が大きく異なっているが、これらの波長域は図２からも判る様に人間の目には殆ど感度のない領域であり、無視しても実質的に問題のないものである。なお、図３に示す実施形態の一例の光源の発光スペクトルは、後述する様にＬＥＤと蛍光体の発光スペクトルを組合せたもので、３種類以上の蛍光体の発光スペクトルを適宜混合調整することにより、黒体輻射のスペクトル形状に近似させることができる。

図４、図５は、図２、図３の発光スペクトルに分光視感効率を掛けたもので、図５は実施形態の一例の白色光源の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））を示し、図５は黒体輻射の（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））を示す、それぞれスペクトル図である。また図６は、図４および図５の両スペクトル分布の差分スペクトルを示すもので、具体的には、式（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））で表される。図６の差分スペクトルを見ると判る様に、両者間のスペクトルの差異は、−０．０３から０．０２の範囲にあり、前記式（ＩＩ）の関係を満足していることがわかる。

（ＬＥＤモジュール）
実施形態の白色光源は、発光特性に特徴を有するものであり、太陽光の再現が可能であれば、どの様な構成部材が用いられてもよい。このため、様々な光源の応用が可能だが、様々な相対色温度の白色光を得るには、蛍光体を用いて発光色の調整を行う方法が最も簡便であり、蛍光体応用製品が望ましい。特にＬＥＤと蛍光体の組み合わせによる光源が、特性面のみならず、製造面や応用面でも優位な特徴を持っており最適である。

ＬＥＤは、発光ピーク波長が紫外線〜紫色領域にあるものを使用することが望ましく、具体的には３５０〜４２０ｎｍの範囲であり得る。発光ピーク波長が４２０ｎｍを超えるＬＥＤを使用した場合、ＬＥＤの発光は、特定波長でシャープな発光を示すため、一般的にブロードなスペクトル形状を持つ蛍光体の発光とのバランスが悪くなり、前記した式（Ｉ）、（ＩＩ）の関係を満足することが困難となる。その上、ＬＥＤが青色発光であった場合には、青色光が過剰に含まれることになり、顔料等の劣化や人体への影響の面でも好ましくない。

紫外ないしは紫色発光ＬＥＤであれば、視感度が低いため、白色光に与える影響は少なく、かつＬＥＤからの一次光を発光装置の外部に出ない様、カットすることで、紫外線が装置外部に漏出する等の問題を無くすことも可能である。なおＬＥＤの種類について、発光ピーク波長以外では特に制限される条件はなく、レーザー発光のＬＥＤであっても、またＬＥＤの材料がどの様なものであっても構わない。

白色光源の発光スペクトルが、前記式（Ｉ）、（ＩＩ）の関係を満足するには、ＬＥＤに組み合わせる蛍光体として、青色蛍光体、青緑色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体および赤色蛍光体の中から３種以上、更には５種以上用いることが好ましい。これらの蛍光体を、対応する黒体輻射のスペクトルに合わせ任意に混合することにより、任意の色温度持つ白色発光を得ることができる。使用する蛍光体の具体的な種類としては、発光ピークが４２０〜７００ｎｍである蛍光体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。例えば、３５０〜４２０ｎｍで励起される蛍光体として次の蛍光体が好ましい。

青色蛍光体として、ユーロピウム付活アルカリ土類リン酸塩蛍光体（ピーク波長４４０〜４５５ｎｍ）やユーロピウム付活バリウムマグネシウムアルミン酸塩蛍光体（ピーク波長４５０〜４６０ｎｍ）などが挙げられる。また、青緑色蛍光体として、ユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩蛍光体（ピーク波長４８０〜５００ｎｍ）や、ユーロピウム、マンガン付活バリウムマグネシウムアルミン酸塩蛍光体（ピーク波長５１０〜５２０ｎｍ）などが挙げられる。緑色蛍光体として、ユーロピウム付活オルソ珪酸塩蛍光体（ピーク波長５２０〜５５０ｎｍ）、ユーロピウム付活βサイアロン蛍光体（ピーク波長５３５〜５４５ｎｍ）、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン蛍光体（ピーク波長５２０〜５４０ｎｍ）などが挙げられる。また、黄色蛍光体として、ユーロピウム付活オルソ珪酸塩蛍光体（ピーク波長５５０〜５８０ｎｍ）やセリウム付活希土類アルミニウムガーネット蛍光体（ピーク波長５５０〜５８０ｎｍ）やセリウム付活希土類マグネシウムシリコン含有ガーネット蛍光体（ピーク波長５５０〜５８０ｎｍ）などが挙げられる。また、赤色蛍光体として、ユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン蛍光体（ピーク波長６００〜６３０ｎｍ）、ユーロピウム付活カルシウムニトリドアルミノシリケート蛍光体（ピーク波長６２０〜６６０ｎｍ）、ユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体（ピーク波長６２０〜６３０ｎｍ）やマンガン付活マグネシウムフロロジャーマネート（ピーク波長６４０〜６６０ｎｍ）などが挙げられる。

蛍光体は樹脂材料と混ぜ合わされ、蛍光膜の形で使用される。蛍光膜は、以下蛍光体層とも称する。ＬＥＤチップの周囲を直接または間接的に蛍光膜で被覆することにより、ＬＥＤから出射された一次光が、蛍光膜で二次光（白色光）に変換され、光源の外部に放射されることになる。使用する樹脂材料としては、透明な材料であれば特に制限されることは無いが、ＬＥＤとして紫外発光ＬＥＤを用いる場合は、紫外線に対する耐劣化特性の良好な、シリコーン樹脂等を用いることが望ましい。

実施形態の白色光源では蛍光体発光の組み合わせにより白色発光を得るものであり、ＬＥＤからの一次光は、なるべく多くのエネルギーが蛍光体に吸収されることが望ましく、同時に、ＬＥＤ光が光源外部に漏出することを避ける必要がある。特にＬＥＤ光に紫外線が含まれる場合には、美術品等を損ねる可能性があり、漏出防止が強く求められる。

実施形態のＬＥＤモジュールでは、紫外線の漏出を防止するために、蛍光膜の厚さを十分な厚膜に形成している。これは、個々の蛍光体粒子表面で反射されたＬＥＤ光が、蛍光膜を透過して光源の外部に漏出しない様、蛍光膜を厚膜化したものである。この時、蛍光膜の厚さが極端に厚すぎると、蛍光体の発光自身も蛍光膜の外に出ることができず、蛍光膜の発光強度が低下してしまう。一般的に、蛍光体の粒子径と最適膜厚は比例関係にあることが知られている。実施形態の蛍光膜は、実用上できるだけ大粒子となる蛍光体を用い、蛍光膜をできるだけ厚膜化することとした。この様な目的のため、実施形態のＬＥＤモジュールに用いられる蛍光体は、平均粒子径が１０μｍから４０μｍの範囲が望ましい。そしてこの粒子径に対応する蛍光膜の厚さは、１００μｍから１０００μｍとすることが求められる。この様にして、蛍光膜の発光は極力低下させず、かつ紫外線の漏出を極力抑制したＬＥＤモジュールを得ることができる。

また紫外線漏出防止を更に徹底するために、蛍光膜の外側に紫外線吸膜を形成してもよい。この場合、例えば、紫外線の吸収・反射材料として酸化亜鉛、酸化チタン、又は酸化アルミ等の微粒子白色顔料を使用することができる。これらの微粒子顔料を蛍光膜同様に、樹脂中に分散され、蛍光膜の外側に直接的若しくは間接的に形成された、紫外線吸収膜として提供され得る。これにより、目的のＬＥＤモジュールが得られる。この様にして得られる実施形態のＬＥＤモジュールでは、モジュール外部に漏出される紫外線の量を０．４ｍＷ／ｌｍ以下に低減することが可能である。

前記紫外線量の数値は以下の方法により求めることができる。発光装置より出射される白色光の発光スペクトルをＰ（λ）、分光視感効率のスペクトルをＶ（λ）として、両者を掛け合わせて積分し、φを求める。

ＬＥＤより出射される一次光エネルギーは、下記式よりスペクトルＦ（λ）を３５０〜４２０ｎｍの範囲で積分してＵＶを求める。

発光装置より出射される発光の光束あたりの１次光エネルギーはＵＶ／φにより求めることができる。

（照明システム）
例えば、実施形態の照明システムは、１つのシステムの中に、異なる色温度を有する複数の白色光源を備えている。色温度の異なる複数の白色光源を、美術工芸品等に異なる方向から照射することにより、美術工芸品を鑑賞する際に、色弁別性や境界弁別性が向上するとの効果が得られる。この様な効果は、美術工芸品の表面に凹凸模様が形成されていたり、表面性状に部分的な差異があることから生ずるものである。例えば絵画は平面キャンバスの上に描かれるが、油絵の場合、作者の筆使いに応じて、絵具が幾重にも重ねられ、複雑な凹凸形状が形成されている。

異なる方向から照射するとは、複数の光源が対象から同じ距離だけ離れており、かつ対象を取り囲む半球上に配置されていると仮定したときに、光が、その半球の上の互いに異なる座標から対象方向に向けて照射されることをいう。しかしながら、複数の光源は、対象から互いに異なる距離に配置されてもよい。

例えば、この様な絵画に照明光を照射する場合、少なくとも異なる２方向から異なる色温度の白色光を照射すると、凹凸を形成する個々の面に対して、個別の照明効果が得られることになる。何故なら、凹凸を形成する夫々の面は、照明光源に対して夫々異なる角度で形成されている。この時、１つの光源のみを照射した場合は、凹凸毎に明暗が生じたり、微小な影が形成されるのみだが、２つ以上の光源を、異なる方向から照射し、しかも２つ以上の光源がそれぞれ異なる色温度の白色光であるならば、凹凸面の夫々の表面で反射され、絵画の鑑賞者の眼に到達する光は、光源毎に反射強度に違いが生じることから、異なる色温度の白色光が異なる割合で混合されることになる。従い、個々の凹凸面から、異なる色温度の白色光が反射されることになり、結果として凹凸毎の色弁別性、境界弁別性が向上する。

この時、少なくとも２種類の光源は、異なる色温度を有する白色光源であることが望ましい。何故なら、異なる２種類の単色光の場合、美術品や光源色の組合せにより、色弁別性等に与える効果に差異が生じる上、美術品が所有する本来の色彩を再現できなくなる。この為、白色光源であることが望まれるが、２種類以上の白色光源は、適度に色温度の離れていることも好ましい。両者の色温度が近すぎる場合は、異なる方向から美術品を照射しても、色弁別性を向上させることは難しくなる。一方、色温度が離れすぎていると、色弁別性に与える効果に問題は無いが、各光源間の色温度の差異が大きすぎるために、展示物全体に対して、均一な演色効果が得られなくなる。以上の理由より、２種類の白色光源の色温度の違いは、１００Ｋから数１０００Ｋであることが好ましく、より好ましくは、１０００Ｋから３０００Ｋである。

例えば、複数の白色光源は、夫々適度の距離に離間させて配置され得る。この場合実施形態の効果は、色温度の異なる少なくとも２種類の白色光源を、異なる方向から照射することにより得られる。従って、各白色光源の細かな配置については特に制限されるものではない。しかしながら、美術館の構造や展示方法の制約等が存在する中、実施形態の効果をより有効に発揮できる範囲がある。以下においては、その具体的な実施形態の例について説明する。

図７は実施形態の照明システムにおける、各白色光源の配置の概要を説明したものである。図中の真ん中に記載された長方形は、長辺の長さがＡである絵画のキャンパスを表す。そして長方形の２本の対角線の交点を平面中心Ｘとして定義する。一方白色光源は、複数個の光源が絵画の上方手前に配設されている。絵画との距離は、絵画の平面中心から手前上方に向かって２〜６ｍ程度が望ましい。なお各白色光源はスポットライトの光源として製造されており、光源と絵画の距離がある程度離れていても、白色光源の光は絵画に到達することが可能である。

絵画の上方手前には、複数個の白色光源が直線上に配設されているが、その両端に位置する光源を光源（１）、光源（２）とする（光源（１）、（２）以外の光源については、図中の記載を省略）。そして光源（１）と光源（２）を結ぶ直線上の中点と、前記平面中心Ｘとの直線距離をＬＭと定義する。この時、実施形態の照明システムにおいて、任意の２つの白色光源間の直線距離（Ｌ１）は、０＜Ｌ１≦３ＬＭを満たす距離であり得る。Ｌ１＝０となる場合は、複数の光源の各発光面がその間に間隙を存在させることなく互いに接している場合である。発光面とは、前記白色光源の光を発している面である。例えば、１個の白色光源をなしている一つの発光面を複数の領域に分割し、そこに含まれる複数の領域それぞれから、互いに色温度の異なる発光スペクトルの光を生ずる白色光源は、Ｌ１＝０の関係を満たし得る。そのような複数の光源を当該照明システムに用いた場合、夫々の発光面から発する光が１つに重なる。それによって当該複数の光源は、単一の光源に近い構成となるために、色弁別性や境界弁別性の向上効果は発揮されない。但し、後述するように一つの発光面を複数の領域に分割したものであっても、それらの領域が互いに異なる角度を有するように構成されている光源は、Ｌ１＝０ではない。Ｌ１が、３ＬＭを超える距離の場合には、光源間の距離が離れ過ぎている為、光源間の特性差が有効に区別できなくなり、色弁別性や境界弁別性を改善することが難しくなり得る。Ｌ１は、例えば、０．１ＬＭ≦Ｌ１≦３ＬＭであり得る。０＜Ｌ１＜０．１ＬＭである場合、複数の光源は互いに離れていることから、色弁別性や境界弁別性向上の効果は発揮され得るが、０．１ＬＭ以上のときに比べてそれらの効果は小さくなり得る。例えば、当該照明システムは、位置Ａに２個の光源Ａ_１およびＡ_２、位置Ｂに３個の光源Ｂ_１、Ｂ_２、およびＢ_３を備え得る。光源Ａ_１およびＡ_２は、共に１０００Ｋの色温度を有する。光源Ｂ_１、Ｂ_２、およびＢ_３は、共に２０００Ｋの色温度を有する。このような場合、光源Ａ_１およびＡ_２は、同じ位置、即ち位置Ａにあるとみなされる。光源Ｂ_１、Ｂ_２、およびＢ_３は、全て位置にあり、即ち３つの光源が同じ位置にあるとみなされる。この場合のＬ１は、光源Ａ_１と光源Ａ_２との中心点Ａｍと、光源Ｂ_１、Ｂ_２、およびＢ_３に囲まれ、かつ光源Ｂ_１、Ｂ_２、およびＢ_３を含む領域の中心点Ｂｍとの距離、即ちＡｍからＢｍまでの距離である。ここで、光源間の距離について言及する場合、光源間の距離は、光源に含まれる発光面の中心点間の距離を基準としてもよいし、光源間の最も離れた点同士の距離を基準としても良いし、光源間の最も近い点同士の距離を基準としても良い。この例では、色温度が１０００Ｋおよび２０００Ｋの光源を備える例を示したが、色温度はこれに限定されるものではない。また、この例の照明システムは、位置Ａに配置された白色光源２個からなるグループと、位置Ｂに配置された３個の白色光源からなるグループを含むが、このような互いに色温度の同じ光源を含むグループの数及びグループに含まれる光源の数は、この例の数に限定されるものではない。

前記の照明システムにおいては、絵画の上方手前から照射する白色光源を用いたが、絵画の下方手前から照射する白色光源を用いたシステムでも、同様の効果を得ることができる。図７には、上方手前からの白色光源のみでなく、下方手前からの白色光源も、光源（３）、光源（４）として、同じ図の中に併記した。この場合、複数個の白色光源における任意の２個の白色光源間の直線距離（Ｌ２）は、図７記載の距離ＬＮを用いて、例えば、０＜Ｌ２≦３ＬＮであり得る。

また本発明の異なる実施形態として、絵画の上方手前と下方手前の両者から照射する白色光源を用いた照明システムを構成することも可能である。この場合は、例えば図７に示される様に、上方手前および下方手前の両者から照射される複数の白色光源を組み合わせて使用すればよい。更に、上方手前や下方手前に捕らわれることなく、中間の高さに位置する白色光源を用いても同様である。つまりこの場合は、絵画の平面中心と同じ高さに位置する白色光源を使用し、絵画の正面や真横から光を照射すればよい。なお本発明においては、この様な照明システムと他の照明システムと区別することは無く、特にことわらない限り、前記した上方手前から照射する照明システムの定義の中に、中間高さから照射する照明システムも含めるものとする。

これまでに説明した照明システムは、比較的大きな美術館等で採用される実施形態を示したものである。しかしながら博物館や、比較的小さな美術館、更には個人の画廊等においては、室内の壁面や床上に展示ケースを設置し、絵画等の展示物をケース内に収納して展示する場合がある。この様な展示方法では、展示物と照明光源の距離は接近している場合が多く、白色光源の配置も変更する必要がある。具体的には、図７に示されるＬＭやＬＮがＡより小さい値の場合には、複数の白色光源からなる照明システムにおいて、任意の２個の白色光源間の間隔は、図７に示されるＡを用いて、展示物の大きさを考慮した距離で示すことが好ましい。当該間隔（Ｌ１及びＬ２）は、例えば、０Ａより長い距離であればよいが、０．１Ａ以上となる様に配置されることが好ましい。Ｌ１およびＬ２が０．１Ａ以上であることで、知覚される展示物の色弁別性、境界弁別性がより高くなり得る。間隔の上限値については、絶対値が小さいため、照明光源の特性上の制約は考慮する必要はないが、あまりに大きくなりすぎると、展示スペースの問題が発生するため、例えば１０Ａ程度等の、スペースに応じた上限値が存在することになる。なお、展示物が絵画ではなく、工芸品の様に立体物の場合、図７に示すＡは以下の手順で求めるものとする。

まず展示物の二次元画像、即ち、正面投影図を描いた上で、前記投影図の輪郭と最も多くの点で外接する直角四辺形を求め、前記直角四辺形の２本の対角線の交点を平面中心とする。例えば正面投影図が、図８の様な形状Ｙである場合、形状Ｙに外接する直角四辺形２の中心点Ｘが、立体展示物の平面中心となる。そして直角四辺形２の水平方向の一辺の長さ、図中に示すＡが求める距離となる。

また、展示品が立体物や直角四辺形の平面ではなく、不定形の平面形状物であった場合は、前記した図８の正面投影図の平面中心を求める方法と同一の方法を採用して求めればよい。

なお、前記においてＡの長さや平面中心Ｘを求める際に、立体展示物の正面投影図や、直角四辺形を図面等にわざわざ記載する必要はない。前記の方法は考え方を説明したものであり、実際の光源の配置に当っては、頭の中で正面投影図や直角四辺形を描いた上で、平面中心を求めてもよい。これは展示品が立体物に限らず、平面状の絵画であっても同様である。また平面中心の位置Ｘや、Ａの長さについて、ｃｍ単位で管理されていればよく、それ以上の精度は必ずしも必要とされずともよい。

また白色光源の個数は２個以上あれば、実施形態の効果を発揮でき得る。ただし、光源の個数が余りに多すぎると、凹凸や模様を形成する各面に各方面から多くの光が集中照射され、どの面にも均一な強度で白色光が照射される結果となり、好ましくない。最も効果の得られる範囲は、２個以上５個以下の範囲である。なお、前記の個数は１つの位置に１個の光源を配設した場合のものであり、１箇所に複数個の光源を配設する場合は、この限りではない。例えば４ケ所に夫々２個ずつ白色光源を配設した場合、全部で８個の白色光源が必要となる。

実施形態の照明システムは、例えば、ＬＥＤモジュールを備える前記複数の白色光源と、前記ＬＥＤモジュールの発光を制御する制御部を備え得る。白色光源には、ＬＥＤモジュールのみでなく、必要に応じて、リフレクタやレンズ、更には出力光を拡散するためのグローブ等を備え得る。特にレンズ等の光学部品は、照明光を展示品にフォーカスして照射する上で重要な部品である。また白色光源の外囲器の形状は、用途に合わせて、例えば、立方体、直方体、円柱状、円盤状など様々な形状を備えて得る。また前記白色光源は各々が独立していてよく、夫々任意の位置に配設され得る。各白色光源は、制御部と電気的に接続されている。更に、ＬＥＤの発光強度をコントロールするための電子回路を備えていてもよい。例えば、このような構成により制御部は各白色光源の発光強度を個別にコントロールし得る。

各白色光源の発光強度を個別に変化させることにより、展示物に対して任意の色温度の混合白色光を照射することができる。例えば、２０００Ｋの白色光源と４０００Ｋの白色光源を異なる方向から照射した場合、両光源の発光強度を調節して、２０００Ｋから４０００Ｋの間の任意の色温度の白色光を照射することが可能である。

ただし、色弁別性や境界弁別性を向上させる上では、異なる色温度の白色光源から、なるべく同じ強度の白色光を照射することが好ましい。両光源の強度差が余りに大きすぎる場合には、片方の白色光源の照射強度が圧倒的に強くなり、異なる２方向から白色光を照射する意味が小さくなる可能性がある。従って、異なる白色光源の発光強度は、全て同一レベルに調節されることが好ましい１つの例である。しかしながら、展示物に照射される混合白色光源の色温度が常に一定値に固定され、任意に変更ができないのでは不都合が生じることもある。この様な課題を解決するには、各白色光源と制御部とを着脱が可能な構造とすることが考えられる。また、互いに異なる任意の色温度をそれぞれ生ずる複数の白色光源を交換使用されてもよい。その場合、一部の光源が交換されてもよく、全ての光源が交換されてもよい。或いは、個々の白色光源に調色可能な光源が採用されてもよい。その場合、調色の制御は、当該制御部により行われてもよく、照明システムが更に調色制御部を備え、それにより行われてもよい。

実施形態の照明システムは、紫外乃至紫色発光ＬＥＤと蛍光体の組み合わせからなり、色温度の異なる少なくとも２種類以上の白色光源を用い、同一の対象に異なる角度から光を照射する。それによって、工芸品や絵画の表面に、絵具や素材の盛り上がりによる凹凸が存在すると、異なる方向から光を照射した際に、凹凸毎に複数光の混合強度が異なるため、色弁別性や境界弁別性が向上し、対象の見え方を、より一層鮮やかで立体感のあるものとすることができる。そして個々の白色光源は、色温度が異なるだけで、何れも自然光に極力近似しているため、自然な風合いを保持したまま、鮮やかさを浮き立たせることが可能となる。この様に、作品の持つ独特の立体感を際立たせる照明を実現することができれば、より優れた演出効果が得られる。

更なる実施形態において、上述した何れかの照明システムは、制御部を含む。このような照明システム１００の１例のブロック図を図９（Ａ）に示す。図９（Ａ）に示す照明システム１００は、２つの上述のような光源１０１ａおよび光源１０１ｂと制御部１０２と電源１０４とを備える例である。光源１０１ａおよび光源１０１ｂは、制御部１０２に電気的に接続している。制御部１０２は、光源１０１ａおよび光源１０１ｂと電源１０３と電気的に接続している。制御部１０２は、電源１０３から電力を供給される。この例においては、制御部１０２を介した電源１０３からの電力が、光源１０１ａおよび光源１０１ｂに供給され得る。制御部１０２は、光源１０１ａおよび光源１０１ｂへ電流の供給を制御し、それによって光源１０１ａおよび光源１０１ｂの点灯、消灯および照射光量の増減を制御してもよい。制御部１０２は、照明システムに含まれる全ての光源が同時に制御してもよく、複数の光源を個別に制御してもよい。このような照明システムは、更に入力部を有してもよい。入力部からの信号に従って制御部による光源１０１ａおよび光源１０１ｂの制御が行われてもよい。制御部は更にプログラムおよびテーブル等の情報を収容する記憶部を備えていてもよい（図示せず）。例えば、制御部は収容された情報に従って、照明システムを制御してもよい。その場合、制御部は、例えば、複数の光源の照射時間、または複数の光源の照射位置若しくは、方向などを同時にまたは個別に制御し得る。制御部による光源の位置若しくは方向の制御は、例えば、当該システムが更に備える光源調製機構、例えば、モータ、レールおよび／またはワイヤなどを制御部により制御することによって行われ得る。例えば、制御部は、コンピュータであり得る。

上述の例では、２つの光源を有する例を示したが、これに限定されるものではない。また、電源１０３はそれぞれの光源に対して配置されてもよく、光源がそれぞれ内蔵していてもよい。これらの電気的接続は、無線であっても有線であってもよい。また、上述の例では、制御部１０２への電源供給が電源１０３から行われる例を示したが、制御部１０２は、電源１０３として、例えば電池などの電源を内蔵していてもよい。また、光源１０１ａおよび１０１ｂが制御部１０２とは独立した電源を備えていてもよい。

このような照明システムを用いて対象に光源を点灯する手順を以下に図９（Ｂ）を用いて説明する。まず、オペレータが照明を点灯するためのオン情報を入力する（Ｓ１）。オン情報の入力は、前記入力部からの入力によって行われてもよく、予めプログラムとして入力されていてもよい。制御部はオン情報を受け取り（Ｓ２）、オン情報に従って、電源から光源に電力を与える（Ｓ３）。それによって、制御部は光源を点灯させ得る（Ｓ４）。前記Ｓ２およびＳ３は、例えば、プログラムおよびテーブルなどに従って行われてもよい。光源を消灯する場合は、オペレータがオフ情報を入力し、制御部は前記オフ情報受け取り、制御部はオフ情報に従って、例えば電源から光源への電力供給を断つことによって、光源が消灯する。

実施形態の照明システムは、紫外乃至紫色発光ＬＥＤと蛍光体の組み合わせからなり、色温度の異なる少なくとも２種類以上の白色光源を用い、同一の対象に異なる角度から光を照射する。それによって、工芸品や絵画の表面に、絵具や素材の盛り上がりによる凹凸が存在すると、異なる方向から光を照射した際に、凹凸毎に複数光の混合強度が異なるため、色弁別性や境界弁別性が向上し、対象の見え方を、より一層鮮やかで立体感のあるものとすることができる。そして個々の白色光源は、色温度が異なるだけで、何れも自然光に極力近似しているため、自然な風合いを保持したまま、鮮やかさを浮き立たせることが可能となる。この様に、作品の持つ独特の立体感を際立たせる照明を実現することができれば、より優れた演出効果が得られる。

１つの実施形態として、上述の色温度の異なる白色光源からの異なる方向からの照射は、例えば、第１の光源からの光束に含まれる光成分と、第２の光源からの光束に含まれる対応する光成分とが、対象表面の特定の領域で互いに異なる角度をなすように行われ得る。当該照明システムは、対象を照明するための照明システムである。これは、少なくとも第１の光源および第２の光源を備える。これらの光源は、上述した光源であってよい。第１の光源からの光束に含まれる光成分と、第２の光源からの光束に含まれる対応する光成分とが、前記対象表面の特定の領域で、互いに異なる角度をなすように構成されている。対応する光成分とは、同一の前記領域に当たる光成分である。前記第１の光源および第２の光源それぞれの発光スペクトルＰ_１（λ）およびＰ_２（λ）は、互いに色温度が異なり、それぞれ下記式（ＩＩＩ），（ＩＶ）
−０．２≦［（Ｐ_１（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ_１（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ_１（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ_１（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２ … （ＩＩＩ）
−０．２≦［（Ｐ_２（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ_２（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ_２（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ_２（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２ … （ＩＶ）
の条件を満たす。このような第１の光源および第２の光源は、上述した色温度の異なる上述の白色光源と理解され得る。

当該照明システムの使用時の様子を図１０に示す。例えば、図１０の照明システムは、第１の光源５１と、第２の光源５２とを備える。例えば、光源５１および光源５２は使用時には、光束５３Ａおよび光束５４Ａをそれぞれ対象に照射する。これらの光束５３Ａおよび光束５４Ａにそれぞれ含まれる光成分５３および光成分５４に注目して以下説明する。光源５１および光源５２からそれぞれ発せられた光成分５３および光成分５４は、光源５１から発せられた光束に含まれる一つの光成分であり、対象５５の領域Ａに当たる。光成分５４は、光源５２から発せられた光束に含まれる１つの光成分であり、領域Ａに当たる。光成分５３および光成分５４は、領域Ａに対して互いに異なる角度θ_１およびθ_２で当たる。同様に、光源５１および光源５２それぞれからの他の光成分は、対象５５の表面の同一の領域に互いに異なる角度で当たり得る。光源５１および光源５２は、このよう第１の光源からの光束に含まれる光成分と第２の光源からの光束に含まれる光成分とが対象表面の特定の領域で、互いに異なる角度をなすように、対象に光を照射するように配置されればよい。そのような配置は、上述の光源（１）および光源（２）の配置と同じであってもよく、光源５１および光源５２が近接されていてもよい。或いは、これらは同じ基板上に配置されたＬＥＤを用いて互いに異なる角度で対象５５の特定の領域に光を照射するように構成されていてもよい。

更なる実施形態において、上述の照明システムは、上述の前記第１の光源および第２の光源に加えて、更なる複数の光源を備えてもよい。第１の光源、第２の光源および更なる複数の光源を、第１〜第ｎの光源と記す。ｎは２以上の整数である。前記第１〜第ｎの光源のうち少なくとも２つは、互いに色温度が異なる。ｎが２〜５の何れかの整数である場合において、第１〜第ｎの光源のうち少なくとも２つ〜５つが、互いに色温度が異なることはより好ましい。そのような前記第１〜第ｎの光源は、それぞれからの光束にそれぞれ含まれる互いに対応した光成分が、対象表面の特定の領域で、互いに異なる角度を形成するように構成され得る。

前記第１〜第ｎの光源のそれぞれの発光スペクトルＰ_１（λ）〜Ｐ_ｎ（λ）は、それぞれが、式（Ｖ）
−０．２≦［（Ｐ_ｒ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ_ｒ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ_ｒ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ_ｒ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２ … （Ｖ）
の条件を満たし、ここで、前記Ｂ_ｒ（λ）は、Ｐ_ｒ（λ）の光を発する第ｒの前記光源と同じ色温度を示す黒体輻射の発光スペクトルである。ここで、Ｐ_１（λ）〜Ｐ_ｎ（λ）に対応して、ｒは１〜ｎの何れかの整数である。発光スペクトルこのような第１〜第ｎの光源は、上述した色温度の異なる上述の白色光源と理解され得る。この場合、第１〜第ｎの複数の光源それぞれからの光成分は、対象の表面の同一の領域に互いに異なる角度で当たり得る。

実施形態の照明システムは、紫外乃至紫色発光ＬＥＤと蛍光体の組み合わせからなり、色温度の異なる少なくとも２種類以上の白色光源を用い、同一の対象に異なる角度から光を照射する。それによって、工芸品や絵画の表面に、絵具や素材の盛り上がりによる凹凸が存在すると、異なる方向から光を照射した際に、凹凸毎に複数光の混合強度が異なるため、色弁別性や境界弁別性が向上し、対象の見え方を、より一層鮮やかで立体感のあるものとすることができる。そして個々の白色光源は、色温度が異なるだけで、何れも自然光に極力近似しているため、自然な風合いを保持したまま、鮮やかさを浮き立たせることが可能となる。この様に、作品の持つ独特の立体感を際立たせる照明を実現することができれば、より優れた演出効果が得られる。

（実施例）
以下において、実施形態の照明システムを美術品等の照明に用いた効果について、実施例を用いて具体的に説明する。

（実施例１）
実施形態の白色光源を製造した。

青色蛍光体、青緑色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体、赤色蛍光体の５種類の蛍光体とＬＥＤの組み合わせによる白色光源を作成した。ＬＥＤは４００ｎｍに発光ピークを有する紫色〜紫外発光ＬＥＤを用いた。また蛍光体としては、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体、ピーク波長が４９０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムアルミン酸塩青緑色蛍光体、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体、ピーク波長が５５５ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩黄色蛍光体と、ピーク波長が６３０ｎｍであるユーロピウム付活ストロンチウムサイアロン赤色蛍光体を用意した。各蛍光体は重量比として、青色蛍光体：青緑色蛍光体：緑色蛍光体：黄色蛍光体：赤色蛍光体＝１０：１５：２５：２０：３０の割合で混合した。各蛍光体は平均粒子径が３０〜３５μｍの粉末を用い、シリコーン樹脂に分散させた蛍光体スラリーを、基板上に載置されたＬＥＤチップを覆うように塗布することで、ＬＥＤモジュールを作成した。蛍光膜の膜厚は約７５０μｍとした。

次に、ＪＩＳ−Ｃ−８１５２に準じた積分球を備えた全光束測定器を用いて、ＬＥＤモジュールの発光特性を測定した。白色光源の色温度は４２００Ｋであり、発光スペクトル分布は図１１に示す通りであった。また図２の分光視感分布Ｖ（λ）を使用して、実施例１の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１）を求めたものが図１２である。一方、対応する４２００Ｋ色温度の黒体輻射スペクトルは図１３に示す通りであり、同様に（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２）を求めると、図１４の曲線が得られた。また図１２と図１４の差分スペクトル｛（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１）−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２）｝は、図１５に示す曲線が得られた。図１５の曲線からわかる通り、差分スペクトルは−０．０４〜―０．０３の範囲内に分布されており、前記式（ＩＩ）、−０．１≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．１の関係を満たすことがわかった。

前記ＬＥＤモジュールに、リフレクタ、レンズ、外囲器等を取付け、更に電子回路を接続してＬＥＤスポットライトを作成し、実施形態の白色光源とした。前記スポットライトの発光効率は６５ｌｍ／Ｗ、白色光源から漏出されるＬＥＤ一次光の強度は、０．１１ｍＷ／ｌｍであり、漏出される紫外線の強度に問題の無いことが判明した。

（実施例２）
実施形態の白色光源で、実施例１とは色温度の異なる白色光源を製造した。

青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体の３種類の蛍光体とＬＥＤの組み合わせによる白色光源を作成した。ＬＥＤは４１０ｎｍに発光ピークを有する紫色〜紫外発光ＬＥＤを用いた。また蛍光体としては、ピーク波長が４４５ｎｍであるユーロピウム付活アルカリ土類燐酸塩青色蛍光体、ピーク波長が５３０ｎｍであるユーロピウム付活オルソ珪酸塩緑色蛍光体、ピーク波長が６２５ｎｍであるユーロピウム付活カルシウムニトリドアルミノシリケート赤色蛍光体を用意した。各蛍光体は重量比として、青色蛍光体：緑色蛍光体：赤色蛍光体＝３１：３０：２９の割合で混合した。各蛍光体は平均粒子径が３４〜３８μｍの粉末を用い、シリコーン樹脂に分散させた蛍光体スラリーを、基板上に載置されたＬＥＤチップを覆うように塗布することで、ＬＥＤモジュールを作成した。蛍光膜の膜厚は、約９３０μｍとした。

次に、前記全光束測定器を用いて、ＬＥＤモジュールの発光特性を測定した。白色光源の色温度は５０００Ｋであり、発光スペクトル分布は図１６に示す通りであった。また図２の分光視感分布Ｖ（λ）を使用して、実施例２の（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１）を求めたものが図１７である。一方、対応する５０００Ｋ色温度の黒体輻射スペクトルは図１８に示す通りであり、同様に（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２）を求めると、図１９の曲線が得られた。また図１７と図１９の差分スペクトル｛（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１）−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２）｝は、図１８に示す曲線が得られた。図１８の曲線からわかる通り、差分スペクトルは−０．２〜―０．１の範囲内に分布されており、前記式（Ｉ）、−０．２≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２の関係を満たすことがわかった。

前記ＬＥＤモジュールに、リフレクタ、レンズ、外囲器等を取付け、更に電子回路を接続してＬＥＤスポットライトを作成し、実施形態の白色光源とした。前記スポットライトの発光効率は６５ｌｍ／Ｗ、白色光源から漏出されるＬＥＤ一次光の強度は、０．０８ｍＷ／ｌｍであり、漏出される紫外線の強度に問題の無いことが判明した。

（実施例３〜７、比較例１〜３）
複数の白色光源からなる照明システムを作成した。ＬＥＤスポットライトによる白色光源を作成し、夫々のスポットライトを制御部に接続して、照明システムとした。そして、各白色光源のオン・オフや、発光強度の調整は、制御部にて一元的にコントロールできる様にした。各光源から展示物の平面中心に向けて照射される様に光源の向きを調整し、展示物の平面中心が２００ルックスとなる様に発光強度を調整した。各光源の発光強度は、個別に変更できるが、実施例および比較例においては、全ての光源が略同等の強度となる様に調整し、鑑賞に供した。

展示物として１ｍ×１ｍの油絵を用意した。展示スペースと照明光源および鑑賞者との位置関係は、図２１（側面図）、図２２（正面図）に示す通りである。絵画は床から１．５ｍの高さの壁面に設置した。そして白色光源は、壁の手前１．５ｍの距離に離れた天井部（図１９の白色光源４）に、図２１中のＡ〜Ｅの様に取り付けた。５個の白色光源を使用する場合は、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの各位置に、３個の白色光源を使用する場合には、Ａ、Ｃ、Ｅの各位置に、２個の白色光源を使用する場合には、Ａ，ＥまたはＢ，Ｄの各位置に配設した。白色光源を５個配列した場合の、白色光源Ａと白色光源Eを結ぶ直線上の中点と、絵画の平面中心との距離ＬＭは、図中の数値を用いてＬＭ＝（１．５^２＋１．５^２）１／２＝２．１（ｍ）と計算される。また５個の光源間の距離をL１を用いて表すと、白色光源の両端（ＡとＥ）間の距離は２．８８ＬＭ、そして各白色光源間の距離は０．７２ＬＭとした。また比較例においては、一例として５個の白色光源をＣの位置を中心に８ｃｍ（＝０．０４Ｌ）の等間隔に並べた照明システムを用意した。なお、絵画の鑑賞者６は、図中に示される様に、絵画５の正面手前約１．５ｍの位置に立つことを想定している。

前記白色光源には、以下の種類のＬＥＤスポットライトを用意した。

実施例１で作成した４２００Ｋの白色光源（白色光源１）、実施例２で作成した５０００Ｋの白色光源（白色光源２）、および実施例１，２と同様の方法で製造し、色温度が異なる５６００Ｋ（白色光源３）、６２００Ｋ（白色光源４）、６８００Ｋ（白色光源５）の３種類の白色光源を用意し、合計で色温度の異なる実施形態の白色光源５種類を用意した。また比較のために、市販の高演色型ランプ（従来光源１）を併せて用意した。従来光源１は、発光色度を黒体軌跡上の色温度５０００Ｋに合わせたのみで、発光スペクトル形状については、同じ色温度の黒体輻射スペクトルに近似させていない光源である。この白色光源の平均演色評価数（Ｒａ）は９０であった。なお、実施形態の白色光源のＲａ値は、白色光源１が９８、白色光源２が９７であった。またその他白色光源３〜５を始め、実施形態の白色光源のＲａは全てが９６以上の値を示した。実施形態の照明システムでは、前記５種類の白色光源を適宜組み合わせて使用した。

白色光源の種類や位置を種々変更し、表１に示す通り、実施例３〜７および比較例１〜３の照明システムを用意した。

実施形態の照明システムの効果を確認するため、被験者６０名による絵画の鑑賞実験を行った。被験者には、１０〜２９歳、３０〜４９歳、および５０〜６９歳の３段階の男女各１０名で、視力１．０以上の健常者を対象とした。

効果を確認するための美術品として、図２３に示す油絵の風景画を使用した。被験者にはこの絵について、各種システムによる照明下で、色彩の鮮やかさ、筆致の立体感について、見え方を確認してもらった。色彩の鮮やかさについては、背景に拡がる空の青、道路の脇に生えている花々の赤や黄色、草花の背景の深い緑、芝生の明るい緑、そして画面の全面に広がる樹木の茶色、等に着目し、それらがどの程度明瞭に区別され、鮮やかに見えるかを評価してもらった。また立体感については、遠近法等の技法に関係無く、草花や樹木等の塗り重ねられた筆致について、個々の筆致が如何に明瞭に区別でき、立体的に見えるかどうかを評価してもらった。

評価は以下の手順で行った。まず比較対象となる照明方法で１０秒間絵画を鑑賞してもらった後、評価対象の照明方法に瞬時に切換え、その後１０秒間で同じ絵画を鑑賞してもらった。比較対象に対する評価対象の照明方法について、４段階評価で、違いの程度を記入してもらった。具体的には、非常に効果あり（◎）、効果あり（○）、若干の効果あり（△）、効果なし（×）の４段階である。また評価の順序は、比較対象と評価対象の照明を必ず繰り返し切換え操作するものとし、評価対象の照明のみを連続して評価することは無かった。従い、評価結果は夫々の比較標準に対する相対評価であり、今回の全ての評価結果を同じ基準で比較することはできない。

まず、比較例１〜３の照明システムについて、見え方の違いについて効果を確認した。比較例１および２を比較した結果を表２および図２４にまとめる。表中の数字は、各評価ランクを選択した人数を示している。図および表の記載から判るとおり、比較例２のシステムに使用した白色光源は、実施形態の照明システムに用いたものと同等の光源を使用しているため、演色性の改善効果があり、絵画の色彩の鮮やかさについては、従来光源を用いた比較例１の照明システムに比較して、明確な改善効果が認められた。しかしながら、比較例１も比較例２も、全ての光源は同じ色温度の白色光源を使用しているため、絵画の立体感については、両者間で差異が認められなかった。

比較例２の白色光源システムを基準にして、比較例３の白色光源システムを用いた場合の見え方を評価した。結果は表３および図２５に示す通りである。筆致の立体感に改善効果を認める人はいなかった。色彩の鮮やかさに若干の効果を認める人は数名いたが、これは光源の個数を増加したことで、絵画全体が明るく照明され、鮮やかさを感じたものと思われる。しかしながら、同一箇所から、より強い光が照射されたため、筆致の立体感は認められなかった。データでは現れていないが、筆致の立体感については、比較例２より、マイナスの効果の方が強かったものと考えられる。

次に、比較例２の照明システムを基準にして、実施例３から実施例７の照明システムについて、絵画の見え方を比較した。結果を表４および図２６Ａ、図２６Ｂ、図２７Ａ、図２７Ｂに纏めた。評価方法については、まず比較例２の照明システムを用いて絵画を１０秒間鑑賞し、その後実施例３の照明システムで絵画を鑑賞して、見え方の違いを評価した。実施例４以下は、実施例３と同様の繰り返しで、各実施例にて鑑賞する直前には、必ず比較例２の照明システムを用いて、比較標準の確認を行った。

実施例３〜６の照明システムで照射された絵画は、比較例２の照明システムで照射された絵画に比べて、色彩の鮮やかさや、立体感の面で明らかに改善効果が認められた。一部に“効果なし”と評価する鑑賞者も存在したが、９割以上が“何等かの効果あり”と判定すると共に、７割以上の鑑賞者が“効果あり”と認めており、実施形態の照明システムの効果が明らかに認められた。また実施例間の効果の差異はあまり大きくなかったが、光源間の距離を一定以上長くした方が、また照明光源の数はあまり増やさない方が、良好な結果の得られる傾向にあった。実施例７の照明システムを用いた場合、他の実施例程の顕著な効果は無かったが、何らかの効果ありと認める人（△以上の人数）が過半数を占め、照明効果がありと判断できる。特に、色彩の鮮やかさよりも、筆致の立体感に効果を認める人の割合が高かった。

１…形状Ｙ
２…直角四辺形
３…平面中心Ｘ
４…スポットライト（白色光源）
５…展示物
６…鑑賞者
７…展示物
８…スポットライト（白色光源）
９…平面中心Ｘ

Claims (13)

1. 黒体輻射軌跡上の特定の色温度を有する白色光源の発光スペクトルをＰ（λ）、対応する色温度の黒体輻射の発光スペクトルをＢ（λ）、分光視感効率のスペクトルをＶ（λ）、Ｐ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ１、Ｂ（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長をλｍａｘ２としたとき、−０．２≦［（Ｐ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２、の関係を満たす複数の前記白色光源を備える照明システムであって、夫々の前記白色光源は色温度の異なる前記白色光源であり、かつ前記白色光源間の色温度の差異が１００Ｋ以上３０００Ｋ以下であって、夫々の前記白色光源からの光が異なる方向から対象に照射されるように構成されていることを特徴とする屋内展示物照明用照明システム。
2. 請求項１記載の照明システムにおいて、前記複数の白色光源は、前記対象の上方手前から照射する複数の前記白色光源であり、前記複数の白色光源中の任意の２つの光源の発光面間の直線距離をＬ１、お互いに最も離れた位置にある２つの光源間の直線距離の中点をＣ１とし、
   一方、前記対象において、前記対象を正面投影図により二次元画像に変換した際の正面図において、前記正面図に描かれる前記対象の平面形状の輪郭に最も多くの点で外接する直角四辺形を求め、前記直角四辺形の水平方向の一辺の長さをＡ、前記直角四辺形の２本の対角線の交点をＸとし、
   更に、前記交点Ｘと、前記中点Ｃ１との直線距離をＬＭとした時、下記式（１）または（２）を満足することを特徴とする照明システム。
   ０＜Ｌ１≦３ＬＭ （ただしＬＭ≧Ａ） （１）
   ０＜Ｌ１ （ただしＬＭ＜Ａ） （２）
3. 請求項１記載の照明システムにおいて、前記複数の白色光源は、前記対象の下方手前から照射する複数の前記白色光源であり、前記複数の白色光源中の任意の２つの光源の発光面間の直線距離をＬ２、お互いに最も離れた位置にある２つの光源間の直線距離の中点をＣ２とし、
   一方、前記対象において、前記対象を正面投影図により二次元画像に変換した際の正面図において、前記正面図に描かれる前記対象の平面形状の輪郭に最も多くの点で外接する直角四辺形を求め、前記直角四辺形の水平方向の一辺の長さをＡ、前記直角四辺形の２本の対角線の交点をＸとし、
   更に、前記交点Ｘと、前記中点Ｃ２との直線距離をＬＮとした時、下記式（３）または（４）を満足することを特徴とする照明システム。
   ０＜Ｌ２≦３ＬＮ （ただしＬＮ≧Ａ） （３）
   ０＜Ｌ２ （ただしＬＮ＜Ａ） （４）
4. 請求項２記載の照明システムと、請求項３記載の白色光源を組み合わせてなる照明システム。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の照明システムにおいて、前記白色光源の色温度が２２００Ｋ以上、８０００Ｋ以下であることを特徴とする照明システム。
6. 請求項５記載の照明システムにおいて、前記白色光源の色温度が２２００Ｋ以上、６５００Ｋ以下であることを特徴とする照明システム。
7. 請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の照明システムにおいて、前記白色光源は少なくともＬＥＤと蛍光体の両者を備え、前記蛍光体は前記蛍光体と樹脂を混合した蛍光体層を形成していることを特徴とする照明システム。
8. 請求項７記載の照明システムにおいて、前記ＬＥＤがピーク波長３５０ｎｍ〜４２０ｎｍである紫外ないし紫色の一次光を放射し、前記ＬＥＤを覆うように形成された蛍光体層がＬＥＤからの一次光を吸収して白色の二次光を出射する前記白色光源において、各々の前記白色光源から漏出される前記ＬＥＤ一次光の強度が０．４ｍＷ／ｌｍ以下であることを特徴とする照明システム。
9. 請求項１乃至８の何れか１項に記載の照明システムにおいて、前記白色光源が２種以上５種以下の前記白色光源からなることを特徴とする照明システム。
10. 請求項１乃至９の何れか１項に記載の照明システムが美術館や博物館等で展示される美術工芸品の照明に利用されることを特徴とする照明システム。
11. 対象を照明するための照明システムであって、
    少なくとも第１の光源および第２の光源を備え、
    前記第１の光源および前記第２の光源は、
    前記第１の光源からの光束に含まれる光成分と、前記第２の光源からの光束に含まれる対応する光成分とが、前記対象表面の特定の領域で、互いに異なる角度を形成するように構成され、
    前記第１の光源および第２の光源それぞれの発光スペクトルＰ_１（λ）およびＰ_２（λ）は、互いに色温度が異なり、それぞれ
    −０．２≦［（Ｐ_１（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ_１（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ_１（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ_１（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２
    −０．２≦［（Ｐ_２（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ_２（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ_２（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ_２（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２
    の条件を満たし、
    前記Ｂ_１（λ）および前記Ｂ_２（λ）はそれぞれ、第１の光源および第２の光源と同じ色温度を示す黒体輻射の発光スペクトルであり、Ｖ（λ）は分光視感効率のスペクトルであり
    λは波長であり、λｍａｘ１はＰ_１（λ）×Ｖ（λ）またはＰ_２（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長であり、λｍａｘ２はＢ_１（λ）×Ｖ（λ）またはＢ_２（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長であり、
    かつ前記第１の光源および前記第２の光源の色温度の差異が１００Ｋ以上３０００Ｋ以下であることを特徴とする屋内展示物照明用照明システム。
12. 更に、前記対象への光照射を制御する制御部を含むことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の照明システム。
13. 対象を照明するための屋内展示物照明用の照明方法であって、
    第１の光源および第２の光源を
    前記第１の光源からの光束に含まれる光成分と、前記第２の光源からの光束に含まれる対応する光成分とが、前記対象表面の特定の領域で、互いに異なる角度を形成するように配置し、
    前記第１の光源および第２の光源それぞれの発光スペクトルＰ_１（λ）およびＰ_２（λ）は、互いに色温度が異なり、それぞれ
    −０．２≦［（Ｐ_１（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ_１（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ_１（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ_１（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２
    −０．２≦［（Ｐ_２（λ）×Ｖ（λ））／（Ｐ_２（λｍａｘ１）×Ｖ（λｍａｘ１））−（Ｂ_２（λ）×Ｖ（λ））／（Ｂ_２（λｍａｘ２）×Ｖ（λｍａｘ２））］≦＋０．２
    の条件を満たし、
    前記Ｂ_１（λ）および前記Ｂ_２（λ）はそれぞれ、第１の光源および第２の光源と同じ色温度を示す黒体輻射の発光スペクトルであり、Ｖ（λ）は分光視感効率のスペクトルであり
    λは波長であり、λｍａｘ１はＰ_１（λ）×Ｖ（λ）またはＰ_２（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長であり、λｍａｘ２はＢ_１（λ）×Ｖ（λ）またはＢ_２（λ）×Ｖ（λ）が最大となる波長であり、
    かつ前記第１の光源および前記第２の光源の色温度の差異が１００Ｋ以上３０００Ｋ以下であることを特徴とする照明方法。