JP7212784B2 - 照明システム - Google Patents
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Description
本出願は、２０１９年７月３１日に出願された日本国特許出願２０１９－１４１６１２号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。
本開示は、照明システムに関する。
照射光のスペクトルを制御することにより、観察対象物の見え方を調整する照明装置の技術が提案されている（例えば、特許文献１－３参照）。
本開示の一実施形態に係る照明システムは、照明装置と、情報取得部と、制御部とを備える。照明装置は、スペクトルを変更可能な照明光を射出する。情報取得部は、利用者の眼の状態に関する第１情報を眼の検査装置から取得する。制御部は、前記第１情報に基づいて、前記照明装置から射出される前記照明光の前記スペクトルを調整する。前記第１情報は、利用者の年齢に関する第２情報を含む。前記制御部は、前記第２情報に基づき、年齢による波長ごとの眼の光の透過率の低下を補償するように、前記照明装置を制御する。
人間は、眼の状態によって、ものの見え方が変わることが知られている。例えば、人間の眼は、加齢とともに光の透過率が低下する。透過率が低下すると、通過する波長が異なるものとなる。そのため、人間が視認するものの色合いは、年齢によって変化する。このため、個人の眼の状態が異なっても、観察対象物を理想的な色合いで視認できることが求められている。
したがって、これらの点に着目してなされた本開示の実施形態に係る照明システムは、利用者の眼の状態に基づいて、観察対象物の色の視認性を改善することができる。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものである。図面上の寸法及び比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。
図１に示されるように、一実施形態に係る照明システム１は、照明装置２０と、制御装置３０とを備える。照明装置２０は、観察対象物であるサンプル５０を照明する。制御装置３０は、一以上の情報提供手段４０から、サンプル５０を観察する利用者の眼の状態に関する情報（第１情報）を取得し、照明装置２０がサンプル５０に向けて射出する光のスペクトルを決定する。照明装置２０がサンプル５０に向けて射出する光は、照明光とも称される。制御装置３０は、利用者の第１情報に基づいて、照明光のスペクトルを決定してよい。
照明装置２０は、発光部１０を備える。照明装置２０は、発光部１０を制御するための制御部を有してよい。
発光部１０は、後述するように、所定のスペクトルで特定される光を射出する。所定のスペクトルは、例えば、３６０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域（第１の波長領域）にピーク波長を有するとともに、３６０ｎｍ～７８０ｎｍの波長領域（第２の波長領域）にピーク波長を有してよい。３６０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域にピーク波長を有する光は、紫色光ともいう。３６０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域は、紫色光領域ともいう。３６０ｎｍ～７８０ｎｍの波長領域にピーク波長を有する光は、可視光ともいう。３６０ｎｍ～７８０ｎｍの波長領域は、可視光領域ともいう。光を特定するスペクトルは、例えば、分光測光装置などにより分光法を用いて測定される。
制御装置３０は、情報取得部３１、制御部３２、及び記憶部３３を含む。
情報取得部３１は、外部から利用者の眼の状態に関する情報（第１情報）を取得する。利用者の眼の状態に関する情報（第１情報）は、利用者の眼の見え方に関連する情報であれば、如何なる情報も含みうる。利用者の眼の状態に関する情報（第１情報）は、利用者の年齢に関する情報（第２情報）、利用者の眼の病気及び治療に関する情報（第３情報）、利用者の先天的属性に関する情報（第４情報）、及び、利用者の周囲の環境に関する情報（第５情報）の少なくとも何れかを含む。
利用者の年齢に関する情報（第２情報）は、利用者の年齢、または、年齢を連続する複数年ごとに区分した年齢の範囲を含む。利用者の年齢の範囲は、利用者が、例えば、２０～２９歳、３０～３９歳、４０～４９歳、５０～５９歳、６０～６９歳等の範囲の何れに属するかを示す。年齢の範囲は、「年齢層」ということもできる。
年齢の情報は、見え方に影響を与える大きな要因の一つであることが知られている。一般に、人間の眼は、年齢が高いほど光の透過率が低下する。光の透過率とは、外部から眼球に入射する光が、角膜、眼房水、水晶体、硝子体等を透過して網膜に到達するまでの透過率である。人間の眼は、加齢とともに、特に短波長の光の透過率が低下する。例えば、文献に基づき、本願発明者らが検討したところによれば、光の波長が６００ｎｍのとき、２０歳の人の眼の光の透過率を１とすると、４０歳の人の眼の光の透過率は約０．９８、６０歳の人の眼の光の透過率は、約０．９３となる（"A computerized approach to transmission and absorption characteristics of the human eye", CIE 203: 2012 (incl. Erratum), ISBN 978-3-902842-43-5参照）。すなわち、６００ｎｍでは、年齢によって眼の光の透過率にそれほどの差異は生じない。しかし、光の波長が５００ｎｍのとき、２０歳の人の眼の光の透過率を１とすると、４０歳の人の眼の光の透過率は約０．９０、６０歳の人の眼の光の透過率は、約０．７６となる。さらに、光の波長が４００ｎｍのとき、２０歳の人の眼の光の透過率を１とすると、４０歳の人の眼の光の透過率は約０．５０、６０歳の人の眼の光の透過率は、約０．２０となる。すなわち、高齢になるほど、短波長側の光の透過率が低下する。このことから、６０歳の人は、２０歳の人よりも観察対象物を赤みがかった色で見ていると考えられる。
利用者の眼の病気及び治療に関する情報（第３情報）は、例えば、白内障、色覚異常等の眼の見え方に影響を与える病気の有無及びその進行度、または、手術歴の有無等の情報を含む。例えば、白内障になると水晶体が黄色く変色し、特に青色等の短波長の光が透過しにくくなる。また、白内障の手術では、着色した水晶体を取り除き新たに眼内レンズを移植するので、遮られていた青色の光が網膜に届くようになる。従って、高齢者であっても、白内障の手術を受けると色の見え方が改善する。一方、色覚異常の人は、特定の色が見えにくい場合がある。色覚異常では、色を感じる視細胞である３種類の錐体細胞のうち、１つ以上が十分機能していない場合がある。
利用者の先天的属性に関する情報（第４情報）は、例えば、人種、性別等の情報を含む。人種の情報は、瞳の色に関連づけられる情報である。瞳の色には、黒色、茶色、黄色、青等の種々の色がある。例えば、日本人にはこげ茶色又は黒色の瞳の人が多く、北ヨーロッパ系の人種には青色又は緑色に近い色の瞳の人が多い。瞳の色は、眼の光彩に含まれる色素によって決定される。瞳の色によって、網膜に到達する光の波長帯域ごとの透過率が異なりうる。また、性別の違いは、色の見え方に影響を与えている可能性がある。研究によれば、女性は男性よりも青、緑、黄色の識別能力が高いということが報告されている（例えば、インターネットウェブサイトhttps://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2197888/Men-women-really-DO-things-differently-Our-brains-process-colours-different-ways.html参照）。
利用者の周囲の環境に関する情報（第５情報）は、湿度、温度、季節等の情報を含む。周囲の環境の違いは、人間のものの見え方を変化させることがあることが知られている。湿度、温度、季節等の要件に応じて、人間の脳は自動的に見え方を調整する可能性がある。
情報取得部３１は、外部の情報提供手段４０から利用者の眼の状態に関する情報（第１情報）を取得してよい。情報取得部３１は、当該外部の情報提供手段４０とのインタフェースを含んでよい。情報取得部３１は、インタフェースを介して、有線又は無線によって、情報提供手段４０と通信可能に接続されてよい。インタフェースは、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信インタフェースを含んでよい。インタフェースは、４Ｇ（4th Generation）若しくは５Ｇ（5th Generation）又はＬＴＥ（Long Term Evolution）等の種々の通信方式による通信を実現してもよい。インタフェースは、赤外線通信又はＮＦＣ（Near Field Communication）通信等の非接触通信の通信インタフェースを備えてもよい。インタフェースは、ＲＳ２３２Ｃ又はＲＳ４８５等のシリアル通信規格に基づく信号を入出力可能なポートを含んでもよい。インタフェースは、外部の情報媒体に格納された利用者の眼の状態に関する情報（第１情報）を読み出すことのできる、読み出し装置を含んでよい。
情報取得部３１が、情報を取得することができる情報提供手段４０には、情報処理装置４１、検査装置４２、情報媒体４３、センサ４４等を含む。
情報処理装置４１は、コンピュータ、携帯型情報端末及び携帯電話等を含む。情報処理装置４１は、例えば、利用者に対する問診を行う問診プログラムを搭載してよい。問診プログラムは、例えば、対話形式で利用者から眼の状態に関する情報（第１情報）を収集する。問診プログラムは、例えば利用者に年齢を質問し、利用者からの回答を受ける。問診プログラムは、利用者に、眼の見え方、白内障等の病歴及び治療歴、等を質問し、利用者から回答を受ける。問診プログラムは、例えば、利用者に、人種、眼の色、性別等を質問し、利用者から回答を受ける。また、問診プログラムは、利用者の眼の見え方を調べる検査を含んでよい。検査は、例えば、コンピュータのディスプレイ上に、色覚異常等を調べるためのテストパターンを表示して、利用者に見え方を質問することにより行うことができる。検査結果は、利用者の症状に応じて数値化されてよい。
このようにして、情報処理装置４１は、利用者の年齢に関する情報（第２情報）、利用者の眼の病気及び治療に関する情報（第３情報）、及び、利用者の先天的属性に関する情報（第４情報）の何れか１つ以上を取得し得る。情報取得部３１は、情報処理装置４１から、これらの情報を所定の質問に対する利用者の回答データ等として取得することができる。また、情報処理装置４１は、カレンダーを内蔵し、利用者の周囲の環境に関する情報（第５情報）中の季節の情報を情報取得部３１に提供してよい。
検査装置４２は、利用者の眼の状態を検査する装置である。検査装置４２は、白内障等の症状、及び、色覚異常等の有無及び程度を検査する。情報取得部３１は、検査装置４２から、利用者の眼の病気及び治療に関する情報（第３情報）を取得し得る。
情報媒体４３は、利用者の眼の状態に関する情報（第１情報）を格納するとともに、情報取得部３１の有する読み出し装置により情報の読み出しが可能な、可搬性の媒体である。情報媒体４３は、例えば、接触型のＩＣカード、非接触型のＩＣカード、可搬型の半導体メモリを含む。情報媒体４３は、情報処理装置４１及び検査装置４２で取得した利用者の眼の状態に関する情報（第１情報）を格納してよい。
センサ４４は、１つ以上の利用者の周囲の環境に関する情報（第５情報）を取得する。センサ４４は、例えば、湿度センサ及び温度センサを含む。センサ４４は、また、周囲の明るさを測定するセンサを含んでよい。
情報提供手段４０は、上記の他、利用者の眼の状態に関する情報（第１情報）であれば、如何なる情報を提供するものも含む。
制御部３２は、照明システム全体を制御する。制御部３２は、照明装置２０が射出する光のスペクトルを調整するスペクトル調整部３４を含む。制御部３２は、種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、少なくとも１つのプロセッサを含んでよい。プロセッサは、制御部３２の種々の機能を実現するプログラムを実行しうる。プロセッサは、単一の集積回路として実現されてよい。集積回路は、ＩＣ（Integrated Circuit）ともいう。プロセッサは、複数の通信可能に接続された集積回路及びディスクリート回路として実現されてよい。プロセッサは、他の種々の既知の技術に基づいて実現されてよい。
制御部３２は、情報取得部３１から利用者の眼の状態に関する情報（第１情報）を受け取ることができる。制御部３２は、有線または無線のインタフェースを介して、照明装置２０の発光部１０を制御することができる。制御装置３０と照明装置２０との通信は、制御装置３０と情報提供手段４０との間の通信と、同様の技術を採用しうる。
スペクトル調整部３４は、利用者の眼の状態に関する情報（第１情報）に基づいて、照明装置２０から射出される照明光のスペクトルを調整可能に構成される。このとき制御部３２は、第１情報が、標準値とのギャップが小さいとき、スペクトルを調整不要と判断する場合がある。例えば、利用者が若い場合である。制御部３２が、調整不要と判断した場合、スペクトル調整部３４によるスペクトルの調整は行われない。このようにスペクトルの調整を行わないという行為も、スペクトルの調整に含まれる。
記憶部３３は、磁気ディスク等の電磁記憶媒体を含んでよいし、半導体メモリ又は磁気メモリ等のメモリを含んでもよい。記憶部３３は、各種情報及び制御部３２で実行されるプログラム等を格納する。記憶部３３は、制御部３２のワークメモリとして機能してよい。記憶部３３の少なくとも一部は、制御部３２と別体で構成されてもよい。記憶部３３は、複数の利用者ごとに利用者の眼の状態に関する情報（第１情報）を予め記憶したテーブルを有してよい。
図２、図３及び図４に示されるように、発光部１０は、発光素子３と、波長変換部材６とを備える。発光部１０は、素子基板２と、枠体４と、封止部材５とをさらに備えてもよい。
発光素子３は、３６０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域にピーク波長を有する光を射出する。発光素子３は、例えば図５にグラフとして示されているスペクトルを有する光を射出できる。図５のグラフにおいて、横軸及び縦軸はそれぞれ、発光素子３が発光する光の波長及び相対強度を表している。相対強度は、ピーク波長の強度に対する強度の比として表される。図５のグラフによれば、発光素子３は、λｘで表される波長をピーク波長として有する光を射出する。λｘで表される波長は、３６０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域（第１の波長領域）に含まれる。つまり、発光素子３は、３６０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域にピーク波長を有する光を射出する。３６０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域にピーク波長を有する光は、紫色光ともいう。３６０ｎｍ～４３０ｎｍの波長領域は、紫色光領域ともいう。
波長変換部材６は、発光素子３から波長変換部材６に入射してきた光を、可視光領域（第２の波長領域）にピーク波長を有する光に変換し、変換した光を射出する。可視光は、紫色光を含むとする。可視光領域は、紫色光領域を含むとする。
発光部１０は、複数の波長変換部材６を有してよい。複数の波長変換部材６は、それぞれ異なるピーク波長を有する光を射出してよい。発光部１０は、各波長変換部材６が射出する光の強度を制御することによって、種々のスペクトルを有する光を射出できる。
素子基板２は、例えば、絶縁性を有する材料で形成されてよい。素子基板２は、例えば、アルミナ若しくはムライト等のセラミック材料、ガラスセラミック材料、又は、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料等で形成されてよい。素子基板２は、熱膨張を調整することが可能な金属酸化物微粒子を分散させた高分子樹脂材料等で形成されてもよい。
素子基板２は、素子基板２の主面２Ａ又は素子基板２の内部に、素子基板２に実装している発光素子３等の部品を電気的に導通する配線導体を備えてよい。配線導体は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、又は銅等の導電材料で形成されてよい。配線導体は、例えば、タングステンの粉末に有機溶剤が添加された金属ペーストを、素子基板２となるセラミックグリーンシートに所定パターンで印刷し、複数のセラミックグリーンシートを積層して、焼成することにより形成されてよい。配線導体は、酸化防止のために、その表面に、例えば、ニッケル又は金等のめっき層が形成されてよい。
素子基板２は、発光素子３が発光する光を効率良く外部へと放出させるため、配線導体、及びめっき層と間隔を空けて、金属反射層を備えてもよい。金属反射層は、例えば、アルミニウム、銀、金、銅又はプラチナ等の金属材料で形成されてよい。
本実施形態において、発光素子３は、ＬＥＤであるとする。ＬＥＤは、Ｐ型半導体とＮ型半導体とが接合されたＰＮ接合中で、電子と正孔とが再結合することによって、外部へと光を発光する。発光素子３は、ＬＥＤに限られず、他の発光デバイスであってもよい。
発光素子３は、素子基板２の主面２Ａ上に実装される。発光素子３は、素子基板２に設けられる配線導体の表面に被着するめっき層上に、例えば、ろう材又は半田等を介して、電気的に接続される。素子基板２の主面２Ａ上に実装される発光素子３の個数は、特に限定されるものではない。
発光素子３は、透光性基体と、透光性基体上に形成される光半導体層とを含んでよい。透光性基体は、例えば、有機金属気相成長法、又は分子線エピタキシャル成長法等の化学気相成長法を用いて、その上に光半導体層を成長させることが可能な材料を含む。透光性基体は、例えば、サファイア、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、セレン化亜鉛、シリコンカーバイド、シリコーン、又は二ホウ化ジルコニウム等で形成されてよい。透光性基体の厚みは、例えば、５０μｍ以上１０００μｍ以下であってよい。
光半導体層は、透光性基体上に形成される第１半導体層と、第１半導体層上に形成される発光層と、発光層上に形成される第２半導体層とを含んでよい。第１半導体層、発光層、及び第２半導体層は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体、ガリウム燐若しくはガリウムヒ素等のＩＩＩ－Ｖ族半導体、又は、窒化ガリウム、窒化アルミニウム若しくは窒化インジウム等のＩＩＩ族窒化物半導体等で形成されてよい。
第１半導体層の厚みは、例えば、１μｍ以上５μｍ以下であってよい。発光層の厚みは、例えば、２５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であってよい。第２半導体層の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であってよい。
枠体４は、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸化イットリウム等のセラミック材料で形成されてよい。枠体４は、多孔質材料で形成されてよい。枠体４は、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム又は酸化イットリウム等の金属酸化物を含む粉末を混合した樹脂材料で形成されてよい。枠体４は、これらの材料に限られず、種々の材料で形成されてよい。
枠体４は、素子基板２の主面２Ａに、例えば、樹脂、ろう材又は半田等を介して、接続される。枠体４は、発光素子３と間隔を空けて、発光素子３を取り囲むように素子基板２の主面２Ａ上に設けられる。枠体４は、内壁面が、素子基板２の主面２Ａから遠ざかる程、外方に向かって広がるように傾斜して設けられている。内壁面は、発光素子３が発光する光を反射させる反射面として機能する。内壁面は、例えば、タングステン、モリブデン、又はマンガン等の金属材料で形成される金属層と、金属層を被覆し、ニッケル又は金等の金属材料で形成されるめっき層とを含んでよい。めっき層は、発光素子３が発光する光を反射する。
枠体４の内壁面の形状は、平面視において、円形状であってよい。内壁面の形状が円形状であることによって、枠体４は、発光素子３が発光する光を略一様に、外方に向かって反射させることができる。枠体４の内壁面の傾斜角度は、素子基板２の主面２Ａに対して、例えば、５５度以上７０度以下の角度に設定されていてよい。
封止部材５は、素子基板２及び枠体４で囲まれる内側の空間に、枠体４で囲まれる内側の空間の上部の一部を残して充填されている。封止部材５は、発光素子３を封止するとともに、発光素子３が発光する光を透過させる。封止部材５は、例えば、光透過性を有する材料で形成されてよい。封止部材５は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂若しくはエポキシ樹脂等の光透過性を有する絶縁樹脂材料、又は光透過性を有するガラス材料、等で形成されてよい。封止部材５の屈折率は、例えば、１．４以上１．６以下に設定されていてよい。
発光部１０が封止部材５を備える場合、発光素子３から射出された紫色光は、封止部材５を通過して波長変換部材６に入射する。上述したように、波長変換部材６は、発光素子３から入射してきた紫色光を、可視光領域に含まれる種々のピーク波長を有する光に変換する。発光素子３は、射出した紫色光が波長変換部材６に入射するように位置する。言い換えれば、波長変換部材６は、発光素子３から射出された光が入射してくるように位置する。図２から図４に例示されている構成において、波長変換部材６は、素子基板２及び枠体４で囲まれる内側の空間の上部の一部に、封止部材５の上面に沿って位置している。この例に限定されることなく、例えば、波長変換部材６は、素子基板２及び枠体４で囲まれる内側の空間の上部からはみ出すように位置してもよい。
図４に示されるように、波長変換部材６は、透光性を有する透光部材６０と、第１蛍光体６１、第２蛍光体６２、第３蛍光体６３、第４蛍光体６４及び第５蛍光体６５とを備えてよい。第１蛍光体６１、第２蛍光体６２、第３蛍光体６３、第４蛍光体６４及び第５蛍光体６５は、単に蛍光体ともいう。蛍光体は、透光部材６０の内部に含有されているとする。蛍光体は、透光部材６０の内部で略均一に分散されていてよい。蛍光体は、波長変換部材６に入射してきた紫色光を、３６０ｎｍ～７８０ｎｍの波長領域に含まれるピーク波長を有する光に変換し、変換した光を射出する。
透光部材６０は、例えば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂若しくはエポキシ樹脂等の透光性を有する絶縁樹脂、又は透光性を有するガラス材料等で形成されていてよい。
蛍光体は、入射してきた紫色光を種々のピーク波長を有する光に変換する。図６及び図７のグラフに、蛍光体の蛍光スペクトルの一例が示されている。図６及び図７のグラフにおいて、横軸及び縦軸はそれぞれ、蛍光体が射出する光の波長及び相対強度を表している。
第１蛍光体６１は、図６のグラフでλ１として表されている第１ピーク波長を有してよい。第１ピーク波長は、４００ｎｍ～５００ｎｍの波長領域内の波長であるとする。第１蛍光体６１は、例えば青色の光を射出する。第１蛍光体６１は、例えば、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ、又は（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ，（Ｓｒ，Ｂａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ等を用いることができる。
第２蛍光体６２は、図６のグラフでλ２として表されている第２ピーク波長を有してよい。第２ピーク波長は、４５０ｎｍ～５５０ｎｍの波長領域内の波長であるとする。第２蛍光体６２は、例えば青緑色の光を射出する。第２蛍光体６２は、例えば、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ，Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ等を用いることができる。
第３蛍光体６３は、図６のグラフでλ３として表されている第３ピーク波長を有してよい。第３ピーク波長は、５００ｎｍ～６００ｎｍの波長領域内の波長であるとする。第３蛍光体６３は、例えば緑色の光を射出する。第３蛍光体６３は、例えば、ＳｒＳｉ２（Ｏ，Ｃｌ）２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、又はＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ等を用いることができる。
第４蛍光体６４は、図６のグラフでλ４として表されている第４ピーク波長を有してよい。第４ピーク波長は、６００ｎｍ～７００ｎｍの波長領域内の波長であるとする。第４蛍光体６４は、例えば赤色の光を射出する。第４蛍光体６４は、例えば、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、ＳｒＣａＣｌＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、又はＣａＡｌＳｉ（ＯＮ）３：Ｅｕ等を用いることができる。
第５蛍光体６５は、図７のグラフでλ５として表されている第５ピーク波長、及び、λ６として表されている第６ピーク波長を有してよい。第５ピーク波長及び第６ピーク波長は、６８０ｎｍ～８００ｎｍの波長領域内の波長であるとする。第５蛍光体６５は、例えば近赤外光を射出する。近赤外光は、６８０～２５００ｎｍの波長領域の光を含んでよい。第５蛍光体６５は、例えば、３Ｇａ５Ｏ１２：Ｃｒ等を用いることができる。
波長変換部材６が含有する蛍光体の種類の組み合わせは、特に限定されない。図３及び図４の領域Ｘに示されるように、波長変換部材６は、第１蛍光体６１、第２蛍光体６２、第３蛍光体６３、第４蛍光体６４及び第５蛍光体６５を有してよい。波長変換部材６は、他の種類の蛍光体を有してもよい。
本実施形態に係る発光部１０は、波長変換部材６を有することによって、種々のスペクトルを有する光を射出できる。例えば、発光部１０は、正午の平均的な太陽光のスペクトルに近いスペクトルを有する光を射出することができる。また、発光部１０は、ＣＩＥ（国際照明委員会：Commission internationale de l'eclairage）により規定された標準イルミナントに近いスペクトルを有する光を射出することができる。
発光部１０は、複数の波長変換部材６を備えてよい。各波長変換部材６は、蛍光体の組み合わせが異なっていてもよい。複数の波長変換部材６は、蛍光体の組合せが異なることにより、可視光領域（第２の波長領域）のピーク波長が互いに異なる二以上の波長変換部材６を含んでよい。発光部１０は、各波長変換部材６に対して紫色光を射出する発光素子３を備えてよい。発光部１０は、各波長変換部材６に入射する紫色光の強度を制御することによって、種々のスペクトルを有する光を射出できる。
照明装置２０は、複数の発光部１０を有してよい。複数の発光部１０は、それぞれ異なるスペクトルを有する光を射出してよい。制御部３２は、それぞれの発光部１０が射出する光の強度をそれぞれ独立に制御してもよいし、関連づけて制御してもよい。制御部３２は、複数の発光部１０をそれぞれ制御することによって、複数の発光部１０が射出する光を合成した光のスペクトルを制御することができる。複数の発光部１０が射出する光は、合成光ともいう。照明装置２０は、合成光を照明光として射出することができる。
一例として、以下の説明では、照明装置２０は、利用者に正午の平均的な太陽光に近い光であると視認されるスペクトルを有する光を合成する。以下において、実際の太陽光に近い所定のスペクトルを有する光を標準光とよぶ。例えば、照明装置２０は、それぞれ、赤色の波長（６００～７００ｎｍ）、緑色の波長（５００～６００ｎｍ）及び青色の波長（４００～５００ｎｍ）の光の強度を標準光と比較して高くした、互いに異なるスペクトルの光を射出する複数の発光部１０を含んでよい。照明装置２０は、さらに他のスペクトルの光を射出する発光部１０を有してよい。例えば、青色のスペクトルが高い発光部１０の強度を、他の種類の発光部１０よりも強くすることにより、照明装置２０の合成光のスペクトルの中で青色の波長光の強度が相対的に高くなる。
照明装置２０は、図８Ａ及び図８Ｂに示されるように、サンプル５０を囲むように配置されるリング状の筐体２４を備えてよい。サンプル５０は、サンプルホルダ２１０上に載置されてよい。リング状の筐体２４は、リング状に配列された複数の発光部１０を搭載することによって、リング照明を構成するともいえる。光学系２２０は、リング状の筐体２４の内側に位置する。筺体２４は、光学系２２０に対して、固定ピンによる締め付け、ネジ止め、等の適宜な方法で相対的に固定される。各発光部１０は、筺体２４の形成するリングを含む面に直交する方向に照明光を射出するように配置されてよい。あるいは、各発光部１０は、リングの内側に向けて斜めに照明光を射出するように配置されてよい。照明光がサンプル５０に入射する方向は、光学系２２０の光軸に対して所定の角度を有してよい。これによって、光学系２２０で結像される像は、照明による影を含みにくくなる。
このようなリング状の筺体２４を有する照明装置２０は、光学顕微鏡に適用されうる。顕微鏡に適用される照明装置２０は、例えば、リング状の筺体２４が対物レンズの光軸を中心に円環状に位置するように配置される。
照明装置２０において、サンプル５０に対して照明光を入射させる構成は、上述の例に限られない。照明装置２０は、種々の形態で構成されてよい。照明装置２０は、照明光がサンプル５０に入射する方向を制御してよい。
次に、本実施形態の照明システム１が、サンプル５０を照明する方法の一例を、図９のフローチャートを参照して説明する。照明システム１は、サンプル５０を観察するための照明光を射出するように構成される。以下に、照明システム１は、光学顕微鏡用の照明に適用される照明システム１であるものとして説明する。
まず、情報取得部３１は、利用者の眼の状態に関する情報（第１情報）を取得する（ステップＳ１０１）。一例として、顕微鏡を利用する利用者は、予め情報処理装置４１の問診プログラム、検査装置４２による眼の状態の検査等により、眼の状態に関する情報を（第１情報）格納したＩＣカードを有するものとする。利用者は、情報取得部３１に含まれるＩＣカードリーダにＩＣカードを挿入する。これによって、情報取得部３１は、ＩＣカードに蓄積された情報を読み出し、利用者の眼の状態に関する情報（第１情報）を取得する。なお、利用者の眼の状態に関する情報（第１情報）は、予め利用者ごとに記憶部３３に登録されていてよい。その場合、ＩＣカードは、利用者の識別情報を含む。制御部３２が、ＩＣカードから取得した利用者の識別情報に基づいて、利用者の眼の状態に関する情報（第１情報）を、記憶部３３から読み出すことができる。
眼の状態に関する情報（第１情報）を取得する方法は、上述のものに限られない。例えば、利用者は、顕微鏡を利用する際に、情報取得部３１から年齢を入力するようにすることができる。この場合、情報取得部３１は、年齢を入力するためのタッチパネル又はテンキー等を有してよい。あるいは、照明システム１は、初めてシステムを利用する利用者が、情報取得部３１に通信回線により接続された情報処理装置４１を用いて、問診プログラムに答えることにより、眼の状態に関する情報（第１情報）が記憶部３３に蓄積されるように構成されてよい。
利用者の眼の状態に関する情報（第１情報）の取得は、利用者の年齢に関する情報（第２情報）、眼の病気及び治療等に関する情報（第３情報）、利用者の属性等に関する情報（第４情報）、及び、利用者の周囲の環境等に関する情報（第５情報）の取得を含んでよい。各情報の取得は、この順序と異なる順序で行ってよい。各情報の取得は、同時に実行されてよい。また、各情報の全てを取得する必要はない。
利用者の眼の状態に関する情報（第１情報）の中で、年齢に関する情報（第２情報）は、特に色の視認性に与える影響が大きい。前述のように、加齢とともに、人間の眼は、短波長の光の透過率が低下し、青及び緑の領域の光の視認性が低下する。このため、本実施形態において、年齢に関する情報（第２情報）は、最も重要な因子として取り扱われる。また、眼の病気及び治療等に関する情報（第３情報）は、眼の色の識別に与える影響が大きいので、年齢に関する情報（第２情報）に準じた重要な因子として扱われる。利用者の属性等に関する情報（第４情報）と、利用者の周囲の環境に関する情報（第５情報）は、色の視認性に影響を与える補助的因子として扱われてよい。
次に、制御部３２は、情報取得部３１から眼の状態に関する情報（第１情報）を取得する。これに基づいて、制御部３２のスペクトル調整部３４は、照明光のスペクトルを決定する（ステップＳ１０２）。
ステップＳ１０２のスペクトル調整部３４によるスペクトルの決定手順を、図１０を参照して説明する。本実施形態では、情報取得部３１は、少なくとも利用者の年齢に関する情報（第２情報）を取得するものとする。まず、スペクトル調整部３４は、利用者の年齢に関する情報（第２情報）に基づいて、照明装置２０の照明光のスペクトルの調整を行う（ステップＳ２０１）。
スペクトル調整部３４は、利用者の眼の感度が低い波長の光の強度を強くするように、照明装置２０の照明光のスペクトルを決定する。例えば、スペクトル調整部３４は、２０歳の健康な人の見え方を目標として、利用者がサンプル５０を観察するときの見え方が、この目標の見え方となるように、照明装置２０の照明光のスペクトルを調整する。スペクトルの決定は、例えば、各発光部１０を調整する調整パラメータを決定することにより行ってよい。調整パラメータは、複数の発光部１０のそれぞれについて発光素子３の発光強度を制御するためのパラメータである。スペクトル調整部３４は、調整パラメータを計算により算出してよい。或いは、スペクトル調整部３４は、記憶部３３に予め格納された年齢ごとの調整パラメータのテーブルから、利用者の年齢又は年齢層に対応する調整パラメータを読み出してよい。
図１１は、情報取得部３１が年齢に関する情報（第２情報）を取得した場合の、スペクトル調整部３４により調整され、照明装置２０が射出する照明光のスペクトルの一例を示す。スペクトル調整部３４は、年齢による波長ごとの眼の光の透過率の低下を補償するように、スペクトルを決定する。この図において、横軸は照明光の波長を示す。また、縦軸の強度は、相対的な強度を示す。図１１において、実線は、２０歳の人がサンプル５０を観察する際に照射される標準光のスペクトルである。また、破線と一点鎖線は、それぞれ４０歳と６０歳の人がサンプル５０を観察する場合の照明光のスペクトルである。スペクトル調整部３４は、４０歳及び６０歳の人に、２０歳の人と同じ色合いでサンプル５０を観察できるようにするため、青及び緑を含む短波長の領域で照明光の強度を強くするように調整している。
ステップＳ２０１の後、スペクトル調整部３４は、情報取得部３１で取得した情報に眼の病気及び治療等に関する情報（第３情報）が含まれるか確認する（ステップＳ２０２）。情報取得部３１で取得した情報に眼の病気及び治療等に関する情報（第３情報）が含まれる場合、スペクトル調整部３４は、次のステップＳ２０３に進む。情報取得部３１で取得した情報に眼の病気及び治療等に関する情報（第３情報）が含まれない場合、スペクトル調整部３４は、ステップＳ２０４に進む。
ステップＳ２０３において、スペクトル調整部３４は、眼の病気及び治療等に関する情報（第３情報）に基づいて、ステップＳ２０１で決定したスペクトルの調整パラメータを修正する。眼の病気及び治療等に関する情報（第３情報）は、眼の見え方に大きく影響を与える因子なので、調整パラメータを決定するうえで十分考慮されることができる。
例えば、眼の病気及び治療等に関する情報（第３情報）に基づき、利用者に、白内障により水晶体を摘出、交換した治療歴がある場合、水晶体の変色による短波長領域の光の吸収は少なくなっている。このため、照明装置２０が、同じ年齢の人と比較して、短波長の領域の照明光を強くする必要性は低くなる。
また、例えば、スペクトル調整部３４は、眼の病気及び治療等に関する情報（第３情報）から、利用者の眼の錐体細胞のうち、５００ｎｍ～６００ｎｍの波長域に感受性を有するＭ錐体が十分に機能していないという情報を取得し得る。そのような場合、スペクトル調整部３４は、照明光のスペクトルの緑色の波長の光の強度が強くなるように、発光部１０を制御することができる。
ステップＳ２０３の後またはステップＳ２０２で「Ｎｏ」の場合、スペクトル調整部３４は、情報取得部３１で取得した情報に、利用者の属性に関する情報（第４情報）及び利用者の周囲の環境等に関する情報（第５情報）が含まれるか確認する（ステップＳ２０４）。情報取得部３１で取得した情報に利用者の属性に関する情報（第４情報）及び／又は、利用者の周囲の環境等に関する情報（第５情報）が含まれる場合、スペクトル調整部３４は、次のステップＳ２０５に進む。情報取得部３１で取得した情報に利用者の属性に関する情報（第４情報）及び／又は、利用者の周囲の環境等に関する情報（第５情報）が含まれない場合、スペクトル調整部３４は、ステップＳ２０６に進む。
ステップＳ２０５において、スペクトル調整部３４は、利用者の属性に関する情報（第４情報）及び／又は、利用者の周囲の環境等に関する情報（第５情報）に基づいて、調整パラメータをさらに調整する。利用者の属性に関する情報（第４情報）及び、利用者の周囲の環境等に関する情報（第５情報）は、利用者のサンプル５０の見え方に影響を与える可能性があるので、照明光のスペクトルの決定において考慮されうる。
例えば、利用者の属性に関する情報（第４情報）から、利用者の瞳の色が青である場合、利用者が観察するサンプル５０の色は、黒又は茶色の瞳の人が視認するよりも青みがかって見える。このため、スペクトル調整部３４は、照明光に含まれる青色波長の光の強度を低下させるように調整パラメータを修正してよい。
以上のように、スペクトル調整部３４は、年齢に関する情報（第２情報）に基づく照明光のスペクトルに対し、他の情報（第３～第５情報等）に基づいて、調整を加え、照明光のスペクトルを決定することができる（ステップＳ２０６）。
スペクトル調整部３４が、最終的に照明光のスペクトルを決定すると、制御部３２は、決定したスペクトルとなるように、照明装置２０の各発光部１０を制御して、照明光を射出させる（ステップＳ１０３）。より具体的には、決定した調整パラメータに従って、制御部３２は、各発光部１０の発光素子３の発光する光の強度を制御することにより、照明装置２０から射出される照明光のスペクトルを調整する。このようにして、利用者の眼の状態に応じて、スペクトルを調整した照明光により、サンプル５０が照明される。
以上説明したように、本実施形態に係る照明システム１によれば、利用者の眼の状態に基づいて、観察対象物の色の視認性を改善することができる。特に、照明システム１は、年齢に関する情報（第２情報）に基づいて、青及び緑などの比較的短波長の領域の光の強度を強くした照明光を射出するので、これらの色の光の加齢による眼の光の透過率の低下を補うことができる。これによって、年齢の高い利用者が使用する場合でも、２０歳の利用者が視認する色合いに近づけた色合いで、サンプル５０を観察することができる。
また、本実施形態の照明システム１によれば、眼の病気及び治療等に関する情報（第３情報）及び利用者の属性に関する情報（第４情報）に基づいて、照明光のスペクトルを調整することができる。これによって、照明システム１は、利用者の個別の状態及び状況に対応してサンプル５０の色の視認性を改善することができる。
また、本実施形態の照明システム１によれば、利用者の周囲の環境等に関する情報（第５情報）に基づいて、照明光のスペクトルをさらに調整することができる。利用者の周囲の環境に、利用者のサンプル５０の見え方に影響を与える要因が存在する場合、それに応じて照明光のスペクトルを調整して、さらに色の視認性を改善することが期待できる。
本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
本開示において「第１」及び「第２」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第１」及び「第２」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第１分類は、第２分類と識別子である「第１」と「第２」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第１」及び「第２」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。
上記実施形態において、照明装置２０は顕微鏡に用いられるものとしたが、これに限られない。本開示の照明装置２０は、顕微鏡以外の種々の用途に使用することが可能である。例えば、照明装置２０は、自動車等の工業製品における外観検査の工程に使用されてよい。また、照明装置２０は、チーズなどの酪農製品及び野菜等の農産物の検査の工程に使用されてよい。
上記実施形態において、照明装置２０の発光部１０は、制御装置３０の制御部３２により制御されるものとした。しかし、照明システム１の構成はこのような構成に限られない。照明装置２０は、発光部１０を制御する制御部を含んでよい。その場合、照明装置２０の制御部は、制御装置３０の制御部３２から照明光の目標とするスペクトルを示す信号を受け取り、これに従って、各発光部１０を制御してよい。また、照明システム１の構成要素を、全て照明装置２０に内蔵させることもできる。
１ 照明システム
１０ 発光部（２：素子基板、２Ａ：主面、３：発光素子、４：枠体、５：封止部材、６：波長変換部材、６０：透光部材、６１～６５：第１～第５蛍光体）
２０ 照明装置
３０ 制御装置
３１ 情報取得部
３２ 制御部
３３ 記憶部
３４ スペクトル調整部
４０ 情報提供手段
４１ 情報処理装置
４２ 検査装置
４３ 情報媒体
４４ センサ
１０ 発光部（２：素子基板、２Ａ：主面、３：発光素子、４：枠体、５：封止部材、６：波長変換部材、６０：透光部材、６１～６５：第１～第５蛍光体）
２０ 照明装置
３０ 制御装置
３１ 情報取得部
３２ 制御部
３３ 記憶部
３４ スペクトル調整部
４０ 情報提供手段
４１ 情報処理装置
４２ 検査装置
４３ 情報媒体
４４ センサ
Claims (12)
- スペクトルを変更可能な照明光を射出する照明装置と、
利用者の眼の状態に関する第１情報を眼の検査装置から取得する情報取得部と、
前記第１情報に基づいて、前記照明装置から射出される前記照明光の前記スペクトルを調整する制御部と
を備え、
前記第１情報は、利用者の年齢に関する第２情報を含み、
前記制御部は、前記第２情報に基づき、年齢による波長ごとの眼の光の透過率の低下を補償するように、前記照明装置を制御する照明システム。 - 前記第１情報は、利用者の眼の病気及び治療に関する第３情報、及び、利用者の先天的属性に関する第４情報の少なくとも何れかを含む請求項１に記載の照明システム。
- 前記第３情報は、白内障の症状及び治療歴並びに色覚異常の情報の少なくとも何れかを含む請求項２に記載の照明システム。
- 前記第４情報は、利用者の人種、眼の色、及び、性別の少なくとも何れかを含む請求項２または請求項３に記載の照明システム。
- 前記情報取得部は、前記第１情報を、所定の質問に対する利用者の回答データとして取得する請求項１から４の何れか一項に記載の照明システム。
- 前記第１情報は、利用者の周囲の環境に関する第５情報を含む請求項１から５の何れか一項に記載の照明システム。
- 前記第５情報は、利用者の周囲の温度及び湿度の情報を含む請求項６に記載の照明システム。
- 前記照明装置は、少なくとも１つの発光部を備え、
該発光部は、第１の波長領域にピーク波長を有する発光素子と、前記発光素子が発光する光を第２の波長領域にピーク波長を有する光に変換する複数の波長変換部材とを備えており、
前記複数の波長変換部材は、前記第２の波長領域のピーク波長が互いに異なる二以上の前記波長変換部材を含む、請求項１から７の何れか一項に記載の照明システム。 - 前記第１の波長領域は、３６０ｎｍ～４３０ｎｍであり、前記第２の波長領域は、３６０ｎｍ～７８０ｎｍである請求項８に記載の照明システム。
- 前記照明装置は、前記発光部を複数有しており、
前記発光部は射出する光のスペクトルが互いに異なるとともに、前記制御部はそれぞれの前記発光部の前記発光素子の発光する光の強度を制御することにより、前記照明装置から射出される前記照明光の前記スペクトルを調整する、請求項８または９に記載の照明システム。 - 前記照明装置は、前記発光部を複数有しており、
複数の前記発光部は、リング状に配置される前記請求項８から１０の何れか一項に記載の照明システム。 - 顕微鏡に使用される請求項１から１１の何れか一項に記載の照明システム。
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