JP6260453B2 - 車室内照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、車室内照明装置に関する。詳しくは、一日の時間帯を基本として車室内の照明の色温度や明るさを自動制御することで、乗員の生体リズムに合わせた照明色と明るさを提供し、且つ乗員の気分や好みに応じて照明を調整することが可能な車室内照明装置に関する。

従来、乗用車等の車両内の照明やイルミネーションは、単に点灯・消灯させるに限らず、照明等の明るさや色を制御することが検討されている。例えば、外光環境の明るさや時間に応じて照明の明るさを制御することが提案されている（例えば、特許文献１及び２を参照。）。特許文献１には、車外の明るさが変化しても、後部座席側の車内の明るさを一定に保つことができる車室内照明システムが記載されている。また、特許文献２には、乗員の暗順応を考慮した明るさ制御を行い、乗員の感覚において常に一定の明るさを与えることができる可動式車室内照明装置が記載されている。更に、車室内の照明の明るさや照射エリアを変化させることや、車両に搭載されたコントローラにより乗員が照明を任意の色や明るさに調光することも提案されている。
また、人間には生体リズムがあり、光がこの生体リズムに大きな影響を与えるといわれている。この人間の生体リズムにとって好ましい光環境を生成するため、事務所や住宅等において時間帯によって照明の照度を調節する照明システムが提案されている（例えば、特許文献３を参照。）。

特開２０１０−７６５１９号公報 特開平１１−２５５０１７号公報 特開２０００−２５２０８４号公報

例えば、特許文献１に記載された車室内照明においては、後部座席の明るさを検出し、後部座席の明るさが一定の範囲に収まるように照明装置の光出力の大きさが調節されている。また、特許文献２に記載された車室内照明においては、車室内の照度、車外の照度等を検出し、乗員の感覚において常に一定の明るさとするように、光軸、照度等が調節されている。しかし、これらの車室内照明においては、朝、昼間、夜間等、１日の時間帯によって変化する人間の生体リズムとは関係なく照明の明るさが制御されるため、生体リズムの観点からは、乗員にとって適切な照明が提供されるものとは言い難い。また、人が快適と感じるためには、照度のみでなく照明色（色温度）が密接に関係することが知られている。しかし、特許文献１や２に記載された車室内照明おいては、この照明色については検討されていない。

また、特許文献３に記載されている照明システムでは、人間の生体リズムを考慮して、時間帯により照明が高照度光、中照度光及び低照度光に切り替えられている。また、一般に、人は色温度が低いと低照度が快適であり、色温度が高いと高照度が快適であるといわれており、特許文献３には、時間帯により高照度且つ高色温度の照明、中照度且つ低色温度の照明を生成する例が示されている。しかし、車両の室内環境は、事務所や住宅の室内環境に比べて変動が大きく、様々な目的の発光装置が配設されるため、複数の発光装置に対して色温度と明るさを一律的に制御することは適切ではない。また、車両室内では、発光体からの直接照明だけではなく、１又は複数の照明装置を用いて意匠的な間接照明が行われる場合も多く、色温度により照度が周辺部材の影響を受けるという問題がある。更に、毎回操作して好みの照明とすることは乗員にとって煩わしいという問題があり、一方、自動的に照明が制御されるのみでは、乗員の体調や気分に応じた照明の調節ができないという問題があった。

本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、一日の時間帯を基本として車室内の照明の色温度や明るさを自動制御することで、乗員の生体リズムに合わせた照明色と明るさを提供し、且つ乗員の気分や好みに応じて照明を調整することが可能な車室内照明装置を提供することを目的とする。

前記問題点を解決するために、請求項１に記載の車室内照明装置は、車室内に設けられ、光源及びその駆動手段を具備する発光部と、時刻情報を取得する時計手段と、前記時計手段により現在時刻を取得し、１日の時間帯に対応して設定された色温度及び明るさに対応する発光制御信号を前記発光部に送信する制御手段と、を備え、前記駆動手段は、前記制御手段から受信した前記発光制御信号に基づき、前記発光部の配設部位及び特性に対応した補正を行うことにより、前記光源を前記設定された色温度及び明るさとなるように駆動することを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記発光部は、発光色の異なる複数の光源を備え、前記駆動手段は、前記光源毎に予め計測された所定の駆動電力と明るさとの対応に基づいて補正した駆動電力を各前記光源に供給することを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記車室内に配設され、前記発光部の発する光を伝搬させると共に光をその周囲面から放射する導光体を備えることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、使用者の操作によって発光の色温度及び明るさを調節する手動調節手段を備え、前記制御手段は、前記手動調節手段によって調節された発光の色温度及び明るさとするように前記発光部に前記発光制御信号を送信することを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記発光部による発光色の色温度は、高色温度、中色温度及び低色温度の３段階に調節可能であり、前記発光部の明るさは、前記発光部又は前記導光体から放射される光による照度が高照度、中照度及び低照度となるように３段階に調節可能であり、前記制御手段は、各前記時間帯に対応して前記色温度及び前記照度の段階を組み合わせて前記発光部に前記発光制御信号を送信することを要旨とする。

本発明の車室内照明装置によると、車室内に設けられ、光源及びその駆動手段を具備する発光部と、時刻情報を取得する時計手段と、前記時計手段により現在時刻を取得し、１日の時間帯に対応して設定された色温度及び明るさに対応する発光制御信号を前記発光部に送信する制御手段と、を備え、前記駆動手段は、前記制御手段から受信した前記発光制御信号に基づき、前記発光部の配設部位及び特性に対応した補正を行うことにより、前記光源を前記設定された色温度及び明るさとなるように駆動するため、朝、昼間、夜間等、１日の時間帯によって変化する乗員の生体リズムに合わせた色温度と明るさの照明を車室内に提供することができる。
前記発光部は、発光色の異なる複数の光源を備え、前記駆動手段は、前記光源毎に予め計測された所定の駆動電力と明るさとの対応に基づいて補正した駆動電力を各前記光源に供給する場合には、光源の種類が異なったり、光源（例えば、ＬＥＤ素子）毎の発光特性のばらつきがあったりしても、光源毎の特性の差異が駆動手段により補正されるため、制御手段は光源毎の特性を調整する必要がなく、制御手段から送られる発光制御信号によって定まる色温度及び明るさの発光を得ることができる。これによって、複数の発光部を備える場合であっても、１つの制御手段により統一された発光色及び明るさとなるようにすることができる。また、発光部を交換しても同一の発光色及び明るさを得ることができるため、保守を容易にすることができる。
前記車室内に配設され、前記発光部の発する光を伝搬させると共に光をその周囲面から放射する導光体を備える場合には、発光部の発する光を車室内に敷設される導光体に導くことができるため、発光部からの直接照明だけでなく、導光体を介して意匠的な間接照明やイルミネーションを実現することができる。
使用者の操作によって発光の色温度及び明るさを調節する手動調節手段を備え、前記制御手段は、前記手動調節手段によって調節された発光の色温度及び明るさとするように前記発光部に前記発光制御信号を送信する場合には、時間帯によって発光色及び明るさが自動的に制御されるだけでなく、使用者（乗員）が気分や好みに応じた快適な照明に設定したり調節したりすることが可能になる。
前記発光部による発光色の色温度は、高色温度、中色温度及び低色温度の３段階に調節可能であり、前記発光部の明るさは、前記発光部又は前記導光体から放射される光による照度が高照度、中照度及び低照度となるように３段階に調節可能であり、前記制御手段は、各前記時間帯に対応して前記色温度及び前記照度の段階を組み合わせて前記発光部に前記発光制御信号を送信する場合には、予め時間帯毎に定めた色温度の段階と照度の段階とに制御する簡単な方法によって、乗員の生体リズムに合わせた照明を容易に生成することができる。

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
車室内照明装置の構成例を表すブロック図である。 車内の照明手段の例を示す模式図である。 発光部の構成例を表すブロック図である。 一日の時間帯により照明の色温度及び明るさを変化させる制御を説明するための図である。 色温度を表すｘｙ色度図である。

以下、図を参照しながら、本発明を詳しく説明する。
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

（車室内照明装置の構成）
本実施形態に係る車室内照明装置は、図１に示すように、車室内に設けられ、発光の色温度及び明るさを調節可能な発光部１と、車室内に配設され、時刻情報を取得する時計手段２と、時計手段２により現在時刻を取得し、１日の時間帯に対応して設定された色温度及び明るさとするように発光部１を制御する制御手段３と、を備える。また、発光部１の発する光を伝搬させると共に光をその周囲面から放射する導光体５を備えて構成することができる。更に、使用者（乗員）の操作によって発光の色温度及び明るさを調節する手動調節手段４を備えることができる。

発光部１は、発光の色温度及び明るさを調節可能な光源を備える発光ユニットであり、車室内の照明やイルミネーション等のために用いることができる。例えば、図２に示すように、車室内には、ルームランプ１ａ、足元灯１ｂ、ドアランプ１ｃ等の照明が設けられる他、天井部（１ｄ）、ダッシュボード部（１ｅ）、ドア部（１ｆ）、ステアリング部、シート部等に、イルミネーション用の照明が設けられる場合もある。発光部１は、これら各種照明の発光部として用いることができ、本車室内照明装置において発光部１の数は特に問わず、１又は２以上とすることができる。

車室内の照明は、乗員の利便性や快適性の向上のために意匠的な工夫がなされる。例えば、発光部１からの直接的な照明に限らず、内装材等に反射させる間接的な照明とすることができる。また、車室内各部に導光体５を敷設し、発光部１の発する光を入射して伝搬させると共に光をその周囲面から外部に放射する導光体５を備えることができる。例えば、図２において、足元灯１ｂ、天井部１ｄ、並びにダッシュボード部（１ｅ）及びドア部（１ｆ）のイルミネーションにおいては、各発光部１ｂ、１ｄ、１ｅ、１ｆの光を、それぞれ導光して周囲面から放射する導光体５ｂ、５ｄ、５ｅ、５ｆを備えることができる。
導光体５として、樹脂材料を用いて棒状に形成された導光棒や、板状に形成された導光板等、種々の形状の導光体を利用可能である。このような導光体５の一方の端面に発光部１の発する光を入射し、導光体５の周囲面から放射される光により照明することができるため、任意の形状の照明を構成することが可能になる。更に、導光体５から放射される光を内装部材等に反射させる間接的な照明としてもよい。

尚、上記発光の色温度及び明るさは、発光部１又は導光体５から発せられる光による照明の観点から、照明光を基準とし、照明光の色温度及び照度と言い換えてもよい。更に、「色温度」の具体的な色は、本来の黒体放射による色に限られず、任意の色とされてもよい。

発光部１は、色温度及び明るさを制御可能な光源が備えられる限り、その種類や具体的な構成は特に問わない。発光部１の「明るさ」は、任意の基準とすることができる。例えば、光束、光度、輝度等として明るさを定量化することが可能である。また、一定の条件の下での照度を基準としてもよい。
発光部１は、図２に示したような車室内の各部位に、１又は２以上備えることができる。複数の発光部１を備える場合、その種類や構成は異なるものであってもよい。また、一部の発光部１の発する光により直接的な照明を行い、他の発光部１の発する光は導光体５を介して放射されるように構成することができる。

発光部１として、例えば、色温度を一定範囲で調節可能な白色ＬＥＤ等を用いることができる。また、図３に示すように、発光部１は、それぞれ発光色の異なる複数の光源１１及びその駆動手段１２を備えて構成することもできる。具体的な例として、図３に示される各光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃを、それぞれ発光色が赤、緑及び青色である光源（例えば、ＬＥＤ素子）とすることができる。発光部１として発光色の異なる光源１１を複数備える場合には、各光源１１の混合比により色温度を変化させることができる。

上記駆動手段１２は、色温度及び明るさを指示するために制御手段３から送られた発光制御信号に基づいて、各光源１１を駆動するように構成することができる。駆動方式は特に問わず、例えば、ＰＷＭ（パルス幅変調）方式を採用することができる。ＰＷＭ信号を用いる場合、その周波数及びデューティ比によって各光源１１の駆動電力を制御することができる。
駆動手段１２には、使用する光源の種類や構造、特性等により、所望の色温度及び明るさが得られるように、各光源１１に対する供給電力を補正する機能を備えることが可能である。

また、光源１１として使用する発光素子の特性には、一般にばらつきがある。この影響を低減するため、所定の駆動電力（駆動信号）を供給したときの明るさや色温度等、発光素子毎の特性を予め計測し、素子の特性に対応して、所定の駆動電力（駆動信号）に対して一定範囲の明るさ及び色温度の発光とするように補正する補正手段を備えることができる。補正手段は駆動手段１２に具備してもよいし、光源１１に具備してもよい。例えば、駆動手段１２に、入力されるＰＷＭ信号のデューティ比を補正して発光素子に供給する補正手段１２１を設けることができる。また、各光源１１に、各光源１１の発光素子の駆動電力を補正する電子回路を補正手段（図示せず）として組み込むことができる。
更に、発光部１の発光により間接照明とするような場合には、背面等の周囲内装部材によって照度は異なってくる。このため、発光部１又は導光体５が配設される部位によって、反射部材の色や反射率に応じた補正を、補正手段１２１において行うようにしてもよい。

駆動手段１２の具体的な構成は特に問わず、ハードウェア、ソフトウェアのいずれによって実現されてもよい。好適には、図示しないＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、入出力回路等を備えるマイクロコントローラ（マイクロコンピュータ）を中心に、入出力インターフェース等周辺回路を備えることにより構成することができる。また、プログラム可能な論理回路、ゲートアレーその他の論理回路を用いて構成されてもよい。
上記補正手段１２１は、発光素子の種類や発光素子毎の特性等に対応して設定された変換テーブルや変換回路等により構成することができる。

時計手段２は、現在時刻を取得できればよく、その計時方法は特に問わない。例えば、ＧＰＳ等の外部の計時可能な手段から現在時刻情報を取得するように構成することができる。

制御手段３は、時計手段２により現在時刻を取得し、１日の時間帯に対応して設定された色温度及び明るさとするように発光部１を制御するように構成される。１日の時間帯毎の色温度及び明るさは予め定め、制御テーブル等の形態で制御手段３に格納しておくことができる。また、制御手段３は、時間帯毎に定められた色温度及び明るさを基本として、運転継続時間や車両速度、日射照度等、乗員の心身状態に影響する情報を取得することにより、調整や変更を行うように構成されてもよい。
制御手段３は、ハードウェア、ソフトウェアのいずれによって実現されてもよく、好適には、図示しないＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、入出力回路等を備えるマイクロコントローラ（マイクロコンピュータ）を中心に、入出力インターフェース等周辺回路を備えることにより構成することができる。また、プログラム可能な論理回路、ゲートアレーその他の論理回路を用いて構成されてもよい。このマイクロコントローラ等に、時計手段２が内蔵されていてもよい。

制御手段３は、時計手段２により取得した現在時刻と、上記時間帯毎に設定された色温度及び明るさの情報に基づいて、色温度及び明るさを示す発光制御信号を生成して発光部１（駆動手段１２）に送信する。発光制御信号の数や形式は問わず、発光部１の数や種類、構成等に応じて設けられればよい。例えば、発光制御信号を、１又は複数のＰＷＭ信号とすれば、そのデューティ比や周波数によって色温度及び明るさを指示することができる。

前記のとおり、発光部１が備える光源の種類や特性に対応して、実際の発光の色温度及び明るさは、発光部１に備えられる駆動手段１２及び補正手段１２１により補正されるように構成することができる。これにより、車室内に特性が異なる発光部１が複数備えられている場合であっても、制御手段３は発光部１毎の特性を考慮する必要がなく、発光制御信号によって定まる色温度及び明るさの発光をさせることができるため、統一された発光色及び明るさとなるようにすることができる。また、発光部１が交換されても、同一の発光色及び明るさを得ることができるため、発光部１の保守が至便である。更に、車室の内装の色や質感等が様々に変更されても、制御手段３を変更する必要がなく、それぞれの条件に対応した発光部１を用いることにより、統一された発光色及び明るさとなるようにすることができる。

本車室内照明装置には、使用者（乗員）の操作によって発光の色温度及び明るさを調節する手動調節手段４を備え、制御手段３は、手動調節手段４によって調節された発光の色温度及び明るさとするように発光部１を制御するように構成することができる。制御手段３は、例えば、時間帯毎に設定された色温度及び明るさに代わり、手動調節手段４によって調節された発光色及び明るさに基づいて、前記発光制御信号を生成するように構成することができる。また、制御手段３は、上記時間帯毎に設定された色温度及び明るさを基準として、手動調節手段４による操作に応じた調整を加えるように構成することもできる。更に、色相を操作に応じて調整しても良い。
手動調節手段４の具体的な構成は特に問わない。また、使用者による色温度及び明るさの指定方法及び調節範囲も特に問わず、例えば、発光部１の各光源１１の明るさを混合することにより調節可能な範囲で、選択させるようにすることができる。また、制御手段３は、発光色を切り替える際に、発光を一旦フェードアウトするように制御してもよい。

（車室内照明装置の機能）
図５は、ＣＩＥ（国際照明委員会）によって定義されている周知のｘｙ色度図である。図中、右側から左下がりに描かれている線は黒体軌跡であり、線上各点に色温度（単位はＫ（ケルビン））が示されている。実際の光源はこの黒体軌跡からずれがあるため、黒体軌跡を基準とした等色温度線によって色温度（相関色温度）が求められる。

本車室内照明装置は、上記色温度を基準として発光部１の発光色を制御するものである。以下では、簡単のため、色温度を低色温度（２０００〜４０００Ｋ）、中色温度（４０００〜５０００Ｋ）、高色温度（５０００〜９０００Ｋ）の３つの段階に区分して説明する。また、明るさは、発光部１によって生成される明るさの最大値を１００％として、低照度（２０〜４０％）、中照度（４０〜７０％）、高照度（７０〜１００％）の３つの段階に区分して説明する。

人間には、朝、昼間、夜間等、１日の時間帯によって変化する生体リズムがあるといわれている。また、人が快適と感じるためには、照度のみでなく照明色（色温度）が密接に関係することが知られている。一般に、人は色温度が低いと低照度が快適であり、色温度が高いと高照度が快適であるとされている。
本車室内照明装置は、車室内において、人体リズムに合わせて乗員に快適感を与える照明を行うことを目的としている。このため、発光の色温度及び明るさを調節可能な発光部１を用いることによって、１日の時間帯毎に照明の色温度及び照度を変化させることを基本として制御を行う。

図４は、本車室内照明装置による基本的な制御例を表している。本例においては、睡眠時、覚醒時、活動時、帰宅時及びくつろぎ時に対応する時間帯毎に、照明の色温度及び照度を変化させるように発光部１の発光を変化させる。図中には、人間の体温の変化例が重ねて示されている。
睡眠時に相当する時間帯（例えば０〜６時）においては、極めて低い低色温度且つ低照度とすることによって包まれ感を与えることができる。
覚醒時に相当する時間帯（例えば６〜８時）においては、最も高い高色温度且つ高照度の照明を短時間照射することによって、活動に向けた覚醒感を与えることができる。
活動時に相当する時間帯（例えば８〜１８時）においては、高〜中色温度且つ高〜中照度とすることによって、集中感を与えることができる。
帰宅時に相当する時間帯（例えば１８〜２１時）においては、中色温度且つ中照度の照明とすることによって、疲れを癒すリラックス感を与えることができる。
くつろぎ時に相当する時間帯（例えば２１〜２４時）においては、低色温度且つ低照度の照明とすることによって、よりリラックス感を与えることができる。
制御手段３は、照明の色温度及び照度を切り替える際は、瞬時に新たな色温度及び照度に切り替えるように制御することができる。また、色温度及び照度を切り替える際の制御方法は前記に限られず、例えば、切り替え前の色温度及び照度を、所定の時間を掛けて漸次変化させて、切り替え後の色温度及び照度に変えても良い。更に、発光をフェードアウトして任意の明るさまで暗くしてから、切り替え後の色温度及び照度に変化させるように制御してもよい。

以上のように、発光部１による発光色（若しくは、発光部１又は導光体５による照明色）の色温度は、高色温度、中色温度及び低色温度の３段階に調節可能であり、発光部１の明るさは、発光部１又は導光体５から放射される光による照度が高照度、中照度及び低照度となるように３段階に調節可能である場合、制御手段３は、各前記時間帯に対応して色温度及び照度の段階を組み合わせるという簡単な方法により、発光部１を制御するようにすることができる。色温度や照度は、更に細分化して制御されてもよいし、連続的な値によって制御されてもよい。

尚、発光色は白色（図５に示される黒体軌跡上の光）に限られず、他の色であってもよい。更に、他の色であっても、白色光の色温度の変化と同様に、例えば、深夜に近い睡眠時に相当する時間帯には寒色系の色とし、昼間には暖色系の色としてもよい。このような色相の変化であっても、白色光の色温度を変化させるのと同様の効果を奏し得る。
また、生体リズムに合わせた時間帯によって色温度を変化させるだけでなく、それを基本として、運転中と駐車中、夜間の運転時と昼間の運転時、運転開始からの経過時間等の条件によって、照明の色温度及び照度を変化させるように制御することができる。例えば、活動量が高まるとされる照明色（例えば、寒色系の色）とすることで、運転中に眠気が生じることを抑制する効果が期待できる。

尚、本発明においては、以上に示した実施形態に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した態様とすることができる。本車室内照明装置は、車両に搭載されるに限られず、屋内で使用しても良い。

１、１ａ〜１ｆ；発光部、１１、１１ａ〜１１ｃ；光源、１２；駆動手段、１２１；補正手段、
２；時計手段、３；制御手段、４；手動調節手段、５、５ｂ、５ｄ、５ｅ、５ｆ；導光体。

Claims (5)

1. 車室内に設けられ、光源及びその駆動手段を具備する発光部と、
   時刻情報を取得する時計手段と、
   前記時計手段により現在時刻を取得し、１日の時間帯に対応して設定された色温度及び明るさに対応する発光制御信号を前記発光部に送信する制御手段と、
   を備え、
   前記駆動手段は、前記制御手段から受信した前記発光制御信号に基づき、前記発光部の配設部位及び特性に対応した補正を行うことにより、前記光源を前記設定された色温度及び明るさとなるように駆動することを特徴とする車室内照明装置。
2. 前記発光部は、発光色の異なる複数の光源を備え、
   前記駆動手段は、前記光源毎に予め計測された所定の駆動電力と明るさとの対応に基づいて補正した駆動電力を各前記光源に供給する請求項１記載の車室内照明装置。
3. 前記車室内に配設され、前記発光部の発する光を伝搬させると共に光をその周囲面から放射する導光体を備える請求項１又は２に記載の車室内照明装置。
4. 使用者の操作によって発光の色温度及び明るさを調節する手動調節手段を備え、
   前記制御手段は、前記手動調節手段によって調節された発光の色温度及び明るさとするように前記発光部に前記発光制御信号を送信する請求項１乃至３のいずれかに記載の車室内照明装置。
5. 前記発光部による発光色の色温度は、高色温度、中色温度及び低色温度の３段階に調節可能であり、
   前記発光部の明るさは、前記発光部又は前記導光体から放射される光による照度が高照度、中照度及び低照度となるように３段階に調節可能であり、
   前記制御手段は、各前記時間帯に対応して前記色温度及び前記照度の段階を組み合わせて前記発光部に前記発光制御信号を送信する請求項１乃至４のいずれかに記載の車室内照明装置。

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