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WO2008069101A1 - 光源、光源システムおよび照明装置 - Google Patents

光源、光源システムおよび照明装置 Download PDF

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Publication number
WO2008069101A1
WO2008069101A1 PCT/JP2007/073085 JP2007073085W WO2008069101A1 WO 2008069101 A1 WO2008069101 A1 WO 2008069101A1 JP 2007073085 W JP2007073085 W JP 2007073085W WO 2008069101 A1 WO2008069101 A1 WO 2008069101A1
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WO
WIPO (PCT)
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light
light source
luminous
wavelength
intensity
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/073085
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tadashi Uchiumi
Takashi Kaneko
Masanori Tsuboi
Atsushi Yamanaka
Original Assignee
Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Kabushiki Kaisha filed Critical Sharp Kabushiki Kaisha
Priority to US12/515,673 priority Critical patent/US20100063566A1/en
Priority to EP07849916A priority patent/EP2094064A4/en
Priority to JP2008548247A priority patent/JP4966315B2/ja
Publication of WO2008069101A1 publication Critical patent/WO2008069101A1/ja

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/0618—Psychological treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • H05B45/22—Controlling the colour of the light using optical feedback
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/065—Light sources therefor
    • A61N2005/0651—Diodes
    • A61N2005/0652—Arrays of diodes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
    • A61N2005/0662—Visible light

Definitions

  • Light source Light source, light source system, and illumination device
  • the present invention relates to a light source that is mainly used for lighting purposes and whose degree of influence on a living body can be controlled, and a light source system and a lighting apparatus that apply the light source.
  • melatonin a hormone that is secreted from the pineal gland in the brain during the period from nocturnal sleep to the first half of sleep.
  • This melatonin secretion has the effect of lowering body temperature and promoting sleep onset, but for example, when exposed to relatively strong light at night, the secretion is suppressed and affects the subsequent sleep. Exposure to intense light has been shown to increase melatonin secretion during the following night.
  • Non-Patent Document 1 a paper such as Non-Patent Document 1 has been published regarding the relationship between the wavelength of light and the secretion of melatonin that affects biological rhythm.
  • Patent Document 1 is a technology that applies this concept. This patent document 1 describes an illumination method and illumination that suppresses melatonin secretion and adjusts biological rhythm by switching between a light source with a high energy amount in the 410 to 505 nm wavelength region and a light source that is not so, which has high sensitivity for suppressing melatonin secretion.
  • Non-Patent Literature 1 George C. Brainard, et al .: Action Spectrum for Melatonin Regulation in Humans: Evidence for a Novel and lrcadian P hotoreceptor, The Journal of Neuroscience, August 15, 2001, 21 (16), pp. 6405 -6412.
  • the wavelength range of 410 to 505 nm has a high effect of suppressing the secretion of melatonin, that is, the degree of influence on the living body, and at the same time has a great influence on the brightness and color change as illumination light.
  • simply increasing or decreasing the light in the above wavelength range changes the appearance of the brightness and the color of objects in conjunction with changes in the degree of influence on the organism.
  • Figure 2 shows the spectral sensitivity corresponding to the human eye. This is called the color matching function, and is expressed by the functions x (e), y (e), and ⁇ ( ⁇ ), which have large sensitivities in the red, green, and blue wavelength regions.
  • ⁇ the spectral sensitivity corresponding to the human eye.
  • the functions x (e), y (e), and ⁇ ( ⁇ ) which have large sensitivities in the red, green, and blue wavelength regions.
  • ⁇ ( ⁇ ) there is a peak of sensitivity at a wavelength of blue light of about 440 to 450 nm, and the same blue light
  • light with a wavelength around 420 nm or around 480 nm has a sensitivity that is less than half that of the peak wavelength!
  • an object of the present invention is to provide a light source and an illuminating device capable of controlling the influence of a living body while maintaining good brightness and color that are particularly important as characteristics of illumination light. Yes.
  • a conversion action characteristic ⁇ ( ⁇ ) indicating a relationship between a biological action characteristic depending on a wavelength of light and a visual color matching characteristic is derived, and based on this characteristic. It was possible to change the degree of biological influence while maintaining the brightness and color of light by controlling the intensity.
  • the characteristic ⁇ ( ⁇ ) obtained here means the tendency of the degree of influence that contributes to the suppression of melatonin secretion and the degree of influence that contributes to visual color sensation for each wavelength of light. is there. In other words, the greater the ⁇ ( ⁇ ) value, the greater the influence on the suppression of melatonin secretion. The smaller the ⁇ ( ⁇ ) value, the more the color The degree of influence on the sense increases.
  • the first configuration is a light source including at least two different light emitters ⁇ and ⁇ having different wavelength characteristics from each other.
  • the illuminant A and the illuminant B have a biological action property that affects the arousal level or hormone secretion of the living body by receiving light, and the illuminant A receives light with the same luminescence intensity as compared with the illuminant B.
  • the illuminant B which has a high bioactivity due to light, is a light source having a feature that the bioactivity due to light reception at the same emission intensity is lower than that of the illuminant A.
  • a conversion operation calculated from an action spatial extra ram characteristic relating to the biological action of light and a color matching function relating to blue light is controlled to be substantially constant or within a predetermined range.
  • the luminous body A has a light emission energy in the wavelength range of about 420 to 440 nm. It has one peak, and the phosphor B has a feature that it has a light emission energy peak in a wavelength range of about 440 to 510 nm.
  • the light emitter A has a light emission energy peak in a wavelength range of about 440 to 470 nm
  • the light emitter B has a light emission energy peak in a wavelength range of about 470 to 510 nm. It is to be prepared.
  • the second configuration is a light source capable of changing the peak value of the emission wavelength within a predetermined wavelength range.
  • the light source is characterized by having a biological action property that affects hormone secretion, and changing the biological action by changing the peak value of the emission wavelength.
  • the predetermined wavelength range is at least in a range of 420 to 440 nm and a range of 440 to 5 lOnm, and is characterized by being switchable between both ranges.
  • the predetermined wavelength range is at least in the range of 440 to 470 nm and in the range of 470 to 510 nm, and is characterized by being switchable between both ranges.
  • a vertical cavity surface emitting laser is used as the light source capable of changing the peak value of the emission wavelength as described above.
  • a light source system capable of irradiating light of a color different from that of the above light source while using a light source as described in the first and second configurations and having a bioactive property.
  • the first configuration is a light source system configured to include the light source of! /, Which is not included, and a light emitter having a wavelength characteristic different from the wavelength characteristic of the light source.
  • a second configuration is a light source system including any one of the above light sources and at least one light emitter that obtains white light using the light source.
  • an illuminating device using any one of the light source systems uses any one of the light source systems, and an average color rendering index by the obtained illumination light is a predetermined numerical value. While maintaining the above, the bioactivity is varied by controlling the light emission intensity of each light source or illuminant included in the light source system. It is an illuminating device provided with a sign.
  • the present invention has the following effects. That is, according to the light source of the present invention, it is possible to adjust the degree of influence on the living body caused by the received light while maintaining the brightness and color perceived by the light emitted from the light source substantially the same.
  • the brightness and color of light of a color different from that of the single light source are substantially the same while adjusting the influence on the living body as described above. Maintaining power S
  • an illumination device configured to obtain white light using the light source system maintains not only the brightness and color of the illumination light, that is, the color temperature, but also the color rendering properties at a predetermined level. The influence on the living body caused by the received light can be adjusted.
  • FIG. 2 is a diagram showing spectral sensitivity (color matching function) corresponding to human eyes.
  • Fig. 3 A graph showing the relationship between melatonin secretion inhibition sensitivity characteristic M ( ⁇ ) and color matching function ⁇ ( ⁇ ). 4) Conversion expressed as a ratio of melatonin secretion inhibition sensitivity and color matching function. It is a figure which shows the wavelength characteristic of an effect
  • FIG. 5 A diagram showing a configuration example of a light source and a light source system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 A diagram showing an example of a spectral distribution of irradiation light by the light source system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 A diagram showing an example of a spectral distribution of irradiation light by the light source system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 A diagram showing a configuration example of a light source and a light source system according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 A diagram showing a configuration example of a lighting device according to a fourth embodiment of the present invention. Explanation of symbols
  • FIG. 5 shows a configuration example of a light source and a light source system according to the first embodiment of the present invention.
  • the light source system 100 includes a light source 110 composed of a first light emitter 101 and a second light emitter 102, and a third light emitter 103 and a fourth light emitter 104.
  • a control unit (not shown) is connected to the light source 110, and the control unit controls the light emission intensity of each of the light emitters 101 and 102.
  • the light emitter 101 and the light emitter 102 have different wavelength characteristics, and the light emission energy peaks of the light emitter 101 are about 430 nm and the light emitter 102 is about 490 nm.
  • the luminous body 103 and the luminous body 104 have peak wavelengths of 540 nm and 646 nm, respectively, and are configured with a combination of wavelength characteristics such that white light can be obtained by simultaneously emitting these four luminous bodies.
  • the light diffusing plate is provided to the light source system 100 so that the light finally obtained by mixing the light from the four light emitters can efficiently use the light from the light emitters and be uniformly irradiated.
  • 105 or reflector 106 may be disposed.
  • the illuminant 101 and the illuminant 102 have M ( ⁇ ) values of about 0.7 and 0.8, both of which are secreted to melatonin.
  • M ( ⁇ ) values of about 0.7 and 0.8, both of which are secreted to melatonin.
  • a bioactivity There is a peak of light emission at a wavelength having a high inhibitory action, that is, a bioactivity, and by controlling these luminescence intensities, the bioactivity can be varied greatly.
  • the brightness of the light before and after adjustment of the bioactivity is changed.
  • the sheath color may change significantly.
  • in order to keep the brightness and color of light almost constant before and after adjustment of the bioactivity it is expressed by the respective color matching functions z ( ⁇ ) together with the bioeffect of each light emitter.
  • the light emission intensity of each light emitter is controlled in consideration of the relative sensitivity ratio.
  • the directity of the bioactivity in Table 1 is the ratio when the bioactivity of the standard light D65 is 1.
  • the numerical value indicating the light emission intensity of each light emitter is a relative value and does not have a specific unit.
  • Table 1 shows the luminescence intensity of each illuminant corresponding to the maximum and minimum values of the bioactivity obtained by the light source system of the present embodiment. As a condition, live within the above maximum and minimum ranges. By additionally specifying the index value of the body action level, the light emission intensity of each light emitter corresponding to the specified biological action level can be calculated.
  • the bioactivity is about 98% or more of the standard light while maintaining the brightness, chromaticity or color temperature, and color rendering as illumination light substantially constant. It can be varied in the range of 114%.
  • FIG. 6 shows an example of the spectral distribution of the irradiation light obtained with the configuration of the emission intensity shown in Table 1 above.
  • Fig. 6 (a) shows an example with the maximum bioactivity
  • Fig. 6 (b) shows an example with the minimum bioactivity.
  • the adjustment range of the bioactivity can be controlled by relaxing the conditions given in the calculation process. For example, if the conditions of chromaticity coordinate values (X, y) are allowed to be in the range of 0. 30 ⁇ x ⁇ 0.32, 0.30 ⁇ y ⁇ 0.35, respectively, the range of adjustable biological workability Can range from about 86% to 119%, which is wider than the results in Table 1. If the condition of chromaticity coordinate values is further relaxed, it is possible to adjust the bioactivity in a wider range. The same applies to the average color rendering index. If a value lower than the above 80.0 is allowed, the adjustment range of the bioactivity can be further expanded. Such adjustment may be appropriately performed according to the use and purpose of the light source system.
  • an LED light emitting diode
  • the light emitter in order to make it possible to control the light emission intensity independently for each of the four light emitters.
  • various light emitters such as a semiconductor laser and an EL element may be used instead of the LED.
  • a phosphor may be used instead of a self-light-emitting light emitter such as an LED.
  • a phosphor that emits light upon receiving light from the first and second light emitters (excitation light emission) and has the same wavelength characteristics as the above example is used.
  • a configuration example of the light source system 100 in the case of using a phosphor is shown in FIG.
  • the emission intensity cannot be controlled basically independently of the excitation light source, but the amount and density of the phosphor are appropriately set so that the final desired irradiation light is obtained.
  • the degree of maintenance of color rendering is somewhat inferior if the variable range of biological activity is set to, as shown in Table 2, the biological activity is adjusted without greatly changing conditions such as color rendering. It is possible. [0047] [Table 2]
  • the basic configuration of the light source system is the same as that of the first embodiment, and is composed of four light emitters as shown in FIG. 5, but the first light emitter and the second light emitter. Each peak wavelength is different from the configuration of the first embodiment.
  • the light emission energy peaks of the light emitter 101 and the light emitter 102 are about 455 nm for the light emitter 101 and about 490 nm for the light emitter 102, respectively.
  • the light emitter 103 and the light emitter 104 have peak wavelengths of 540 nm and 646 nm, respectively, as in the first embodiment.
  • the peak wavelength of the first illuminant 101 is higher in both sensitivity for melatonin secretion suppression and visual color sensation. It is a feature.
  • the control range of the light emission intensity of the four light emitters is calculated within a range satisfying the predetermined condition as in the first embodiment. It is as shown in Table 3.
  • the bioactivity when compared with the light source system of the first embodiment, the bioactivity is controlled. It can be seen that the controllable range has expanded in the direction of lower action. As in the first embodiment, the control tendency of each light emitter when adjusting the bioactivity is similar to that of the first embodiment.
  • the bioactivity is increased, the light emission intensity of the first light emitter is decreased while the second light intensity is decreased.
  • increasing the luminescence intensity of the first illuminant and decreasing the luminescence intensity of the second illuminant has the following characteristics.
  • the brightness, chromaticity or color temperature, and color rendering properties as irradiation light are kept almost constant while the bioactivity is standardized. It can be varied from about 78% to 108% of light.
  • FIG. 7 shows an example of the spectral distribution of the irradiation light obtained with the configuration of the emission intensity shown in Table 3 above.
  • Fig. 7 (a) shows an example with the maximum bioactivity
  • Fig. 7 (b) shows an example with the minimum bioactivity.
  • the adjustment range of the above-described bioactivity can be controlled by relaxing the conditions such as the chromaticity of the light desired to be obtained as the irradiation light, as in the first embodiment.
  • an LED light emitting diode
  • the light emitter so that the light intensity can be controlled independently for each of the four light emitters.
  • various light emitters such as semiconductor lasers and EL elements instead of LEDs.
  • a phosphor may be used in place of the self-luminous light emitter such as an LED.
  • a phosphor that emits light upon receiving light from the first and second light emitters (excitation light emission) and has the same wavelength characteristics as the above example is used.
  • the number of light emitters constituting the light source system may be more than four.
  • the peak wavelength is increased, the conditions for the required wavelength characteristics are relaxed, and the chromaticity, average color rendering index, and the like are compared with the above-described embodiment in which four types of light emitters are configured.
  • the color rendering index can be further increased compared to the case of four types of light emitters. It can also be realized with a high value.
  • the illumination light is mainly composed of a blue component and is not suitable for lighting applications that illuminate the entire room, but by controlling based on the same idea as above, the color of the illumination light is kept almost constant. However, it can be used as a lighting device that can adjust the bioactivity.
  • FIG. 8 shows a configuration example of the light source and the light source system of the present embodiment.
  • the light source system 200 includes a first light source 201, a second light source 202, and light emitters 203 and 204.
  • a control unit (not shown) is connected to the light source 201 and the light source 202, and the control unit controls the emission intensity of each of the light source 201 and the light source 202.
  • the two light sources are light sources capable of changing the peak value of the emission wavelength within a predetermined wavelength range.
  • the wavelength variable vertical resonance disclosed in JP-T-2004-529501 It is constructed using a surface emitting laser.
  • This tunable vertical cavity surface emitting laser includes a light generating layer that emits light by current injection, and a phase control element that modulates the wavelength of light by a position-dependent electro-optic effect.
  • a light source 201 and a light source 202 are configured so that the wavelength can be varied within at least a part of a range of 420 to 440 nm and at least a part of a range of 440 to 510 nm using this light source. Used as
  • the luminous bodies 203 and 204 have a combination of wavelength characteristics such that the respective emission peak wavelengths are 540 nm and 646 nm, and white light is obtained by emitting light with the two light sources.
  • the light emitters 203 and 204 may be self-luminous light emitters such as LEDs, or may be phosphors that receive the light from the light sources 201 and 202 and have the above wavelength characteristics.
  • a configuration example of the light source system 200 in the case of using a phosphor is shown in FIG. In this case, the light diffusing plate 205 is provided in the light source system 200 so that the light from the two light sources 201 and 202 can be efficiently used and the irradiation light finally obtained by mixing can be uniformly irradiated.
  • the light sources 201 and 202 have a light emission peak at a wavelength that suppresses melatonin secretion, ie, has a high bioactivity, and controls the light emission intensity thereof. As a result, the bioactivity can be varied greatly. At the same time, since there is a large difference in color sensitivity with respect to the human eye, the emission intensity of each light source is controlled in consideration of the sensitivity ratio, as in the first and second embodiments.
  • the wavelength of the irradiation light can be controlled with respect to the light sources 201 and 202. Therefore, the biological action can be achieved by controlling only one type of light source.
  • the adjustment range of the degree can be widened.
  • the wavelength variable range of the light sources 201 and 202 using the wavelength tunable vertical cavity surface emitting laser includes, in addition to the above example, at least a part of the range of 440 to 470 nm and 470 to 510 nm.
  • the light sources 201 and 202 may be configured to target at least a part of the range. In that case, the adjustment range of the bioactivity by the irradiated light can be changed as in the relationship between the first embodiment and the second embodiment. Such changes may be made as appropriate according to the use and purpose of the light source system.
  • FIG. 9 shows an example of the configuration of the lighting device of this embodiment.
  • the illumination device 300 includes a light source system 301, a light source control unit 302, a light characteristic analysis unit 303, and a condition setting unit 304.
  • the light source system 301 is configured to include a light source having a biological action property that affects the arousal level or hormone secretion of the living body by receiving the irradiation light as shown in the first to third embodiments. It is comprised with the other light-emitting body which may contain a fluorescent substance so that the irradiation light may become what is called white light.
  • the light source control unit 302 controls the intensity of each light source or illuminant included in the light source system according to! / Obtained from the irradiation light of the light source system and the bioactivity. In that case, the example
  • the intensity balance of each light source or light emitter To decide.
  • the characteristics of each light source or illuminant may be stored in advance in storage means (not shown), and the voltage or current applied according to the characteristics may be changed. Since the actual characteristics of each light source and illuminant can change depending on the usage environment and aging, etc., feedback is performed as needed according to the analysis result of the actual irradiation light notified from the optical characteristic analysis unit 303 described later. A configuration that performs control is also possible. The conditions given to the optimization problem are notified from the condition setting unit 304 described later.
  • the optical characteristic analysis unit 303 is configured to include a light receiving unit and an analysis unit for the characteristics, and receives the irradiation light from the light source system and analyzes the intensity, wavelength characteristics, and the like. To do.
  • the analysis result is notified to the light source control unit 302.
  • the judgment result to be notified includes at least information indicating the amount of light energy, such as the radiant flux for each predetermined wavelength interval included in the irradiation light, and the position (vector value) on the chromaticity coordinates of the irradiation light.
  • the value of the average color rendering index based on standard light such as D65) corresponding to the color temperature of the irradiated light may be included.
  • the condition setting unit 304 defines the characteristic parameter of the irradiation light by the light source system, and may include an operation unit operated by the user.
  • the characteristic parameters of the illuminating light to be defined include the luminance of light or the illuminance at a predetermined position, the color temperature or chromaticity of light, the average color rendering index, and the index value of the bioactivity. These characteristic parameters may be stored in advance in storage means (not shown), or may be designated by the user via the operation unit. The stored or designated characteristic parameter is notified to the light source control unit 302.
  • the light source control unit 302 calculates the solution of the optimization problem on the condition of the notified characteristic parameter, and determines the intensity balance of each light source or light emitter.
  • the characteristic parameter may be determined based on the following concept. For example, if the user wants to concentrate on work or reading, or wants to wake up in the morning, he / she wants to increase the arousal level and specify a high bioactivity! / Characteristic parameter. If you want to have a relaxed and relaxing time, or if you want to be able to sleep, you can specify or select a characteristic parameter with a low bioactivity. good. Specification and selection of characteristic parameters may be performed by the user via the operation unit, A configuration may be adopted in which a preset parameter is automatically called according to the time.
  • the light source system 301 may be configured to provide a diffuser plate around or in front of the light source and the light emitter so that the irradiated light is uniformly irradiated for the purpose of using the irradiated light as illumination light.
  • a lens may be arranged to collect the irradiated light, and a configuration suitable for use like a spotlight may be adopted.

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Abstract

　照明光の明るさや色味を良好に保ちながら、照明光による生体への影響度を調整可能にする光源および照明装置を提供する。光の波長による生体作用特性と視覚の等色特性との関係を示す換算作用度特性を導出し、この特性に基づいて、波長特性の異なる複数の発光体の発光強度の制御を行うことによって、光の明るさと色味を維持しながら生体影響度を調整する。

Description

明 細 書
光源、光源システムおよび照明装置
技術分野
[0001] 本発明は、主に照明用途に用いられ、生体への影響度が制御可能な光源と、同光 源を応用した光源システムおよび照明装置に関するものである。
背景技術
[0002] 人類は、古来より自然光である太陽光の下で主に生活し発達してきたため、昼夜と いった光の明喑サイクルに対応するような生理的メカニズムがつくられてきたと考えら れる。そうしたメカニズムの中で、主に光によって引き起こされる反応として、睡眠と覚 醒のリズムがあり、これはおよそ 1日周期のリズム（サ一力ディアンリズム）を持っている 。この生体リズムは、実際には 24時間よりやや長い周期を持っている力 午前中に光 を浴びることにより、生体リズム周期の位相を前進させてリセットを行い、環境光の昼 夜サイクルに同調させてレ、る。
[0003] また、一般的に、夜間の入眠前から睡眠前半の時間帯に、脳にある松果体からメラ トニンというホルモンが多く分泌される。このメラトニンの分泌は、体温低下や入眠促 進の作用があるが、例えば、夜間に比較的強い光を浴びるとその分泌は抑制され、 その後の睡眠に影響を及ぼし、逆に、 日中に比較的強い光を浴びると、その後の夜 間のメラトニン分泌量が増加することが明らかにされている。
[0004] このように、光は生体リズムの調整ゃメラトニン分泌の抑制などと深い関わりを持つ ており、明暗サイクルといった時間的変化を含めた、光の量的、そして質的な変化が 、生理的メカニズム、特に生体リズムに大きな影響を与える。
[0005] 現代社会においては、室内で過ごす時間が増加しているだけでなぐ照明の発達 により生活の夜型化が進んでおり、昼夜であまり明暗変化のない光環境となっている 。このため、生体リズムが 24時間周期へ上手く同調されず、睡眠障害や不眠症とい つた、心身の健康を阻害される人を生むとレ、つたような社会問題をももたらして!/、る。 そうした社会的状況を背景に、居住空間における照明光の量的 ·質的な制御技術が その重要性を増している。 [0006] これに関連して、光の波長と、生体リズムに影響を与えるメラトニンの分泌の関係に ついて、非特許文献 1のような論文が発表されている。この文献では、夜間に受光す る光の波長によって、分泌されるメラトニン量にどう影響を受けるのかをアクションスぺ クトラムという形で明らかにしている。すなわち、波長によるメラトニン分泌抑制の感度 特性は、この文献によると図 1のようになると報告されて!/、る。
[0007] 上記の特性に従えば、感度のピークとなる 464nm前後の波長域のエネルギー量 が異なる、複数の光源を用意して切り替えて照射することにより、メラトニン分泌の抑 制'非抑制を切り替えることが可能となる。このような考え方を応用した技術としては、 例えば特許文献 1がある。この特許文献 1は、メラトニン分泌抑制の感度が高い 410 〜505nm波長域のエネルギー量が多い光源とそうでない光源を切り替えることによ り、メラトニン分泌の抑制や生体リズムの調整を行う照明方法および照明装置である。 特許文献 1 :特開 2005— 310654号公報
非特許文献 1： George C. Brainard, et al. ： Action Spectrum for M elatonin Regulation in Humans： Evidence for a Novel し lrcadian P hotoreceptor , The Journal of Neuroscience, August 15, 2001 , 21 (16) , pp. 6405 - 6412.
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] しかしながら、上記 410〜505nmの波長域は、メラトニン分泌の抑制効果、すなわ ち生体への影響度が高いと同時に、照明光としての明るさや色変化に与える影響も 大きい。すなわち、上記波長域の光を単純に増やしたり減らしたりするだけでは、生 体への影響度の変化に連動して明るさや物の色の見え方が変わってしまうため、 日 常的に使用する照明へ応用する場合、必ずしも十分な技術ではなかった。
[0009] そもそも、人間が光の明るさや物の色を知覚できるのは、光の三原色に対応したセ ンサが目に備わっているためであると考えられている。図 2に、人間の目に対応する 分光感度を示す。これを等色関数と呼び、赤、緑、青の波長域にそれぞれ大きな感 度を持つ、 x (え）、 y (え）、 ζ ( λ )の関数で表される。ここで、関数 ζ ( λ )の曲線に注 目すると、約 440〜450nmの青色光の波長に感度のピークがあり、同じ青色系の光 であっても例えば 420nm付近や 480nm付近の波長光に対しては、感度がピークで ある波長と比べると半分を下回る程度の感度しか持って!/、な!/、こと力 S分力、る。逆に言 うと、例えば 420nmの光が 450nmの光と同程度の強さの感覚を人間の目に与える ためには、約 2倍の光の強さが必要であると言える。すなわち、 450nmの光と 420η mの光の強さを変えることは、明るさや色の感じ方に与える影響が大きく異なるため、 特許文献 1に示されるような 410〜505nmの同じ波長域に含まれる光であっても、同 列に极うことは適当でない。
[0010] さらに、照明光による生体への影響度には、個人差や体調等によっても差があるた め、特許文献 1に示されるような生体影響度の強い光とそうでない光を使い分ける、と V、つた程度の制御では、照明利用者の性質や体調によっては、効果が不充分であつ たり過度になりすぎたりという問題が生じる。
[0011] 本発明は、上記問題点に鑑み、特に照明光の特性として重要である明るさや色味 を良好に保ちながら、生体影響の制御が可能な光源および照明装置を提供すること を目的としている。
課題を解決するための手段
[0012] 上記の通り、人間の目は波長に対して感度が異なるため、これを考慮して使用する 波長域を選択することで、人が感じる明るさや色味を良好に保ちながら、照明による 生体影響を制御することが可能になる。
[0013] 本発明では、前記の課題を解決するために、光の波長による生体作用特性と視覚 の等色特性との関係を示す換算作用度特性 α ( λ )を導出し、この特性に基づいた 強度制御を行うことによって、光の明るさと色味を維持しながら生体影響度を可変す ることを可倉 とした。
[0014] 前記換算作用度特性 α ( λ )は、図 1に示すメラトニン分泌抑制のアクションスぺタト ラム Μ ( λ )と、図 2に示す青色光に関する等色関数 ζ ( λ )とから、波長ごとに α ( λ ) = Μ ( λ ) /ζ ( λ )として導出した。ここに得られる特性 α ( λ )の意味するところは、光 の波長ごとの、メラトニン分泌抑制に対して寄与する影響度と視覚上の色感覚に対し て寄与する影響度の大きさに関する傾向である。すなわち、 α ( λ )の値が大きい波 長ほどメラトニン分泌抑制に対する影響度が高ぐ α ( λ )の値が小さい波長ほど色 感覚に対する影響度が高くなる。 α ( λ )の値は、図 3に示すように、アクションスぺク トラム Μ ( λ )と等色関数 ζ ( λ )両方のピーク値が共に 1になるように正規化した上で 算出した。図 4に換算作用度特性 α ( λ )を示す。この特性によれば、波長 430〜44 Onm付近に色感覚に対する影響度が最も高い波長があり、その波長から離れるに従 つて、短波長側も長波長側もメラトニン分泌抑制に対する影響度が増大していくこと 力 s カゝる。
[0015] 上記特性 α ( λ )を考慮した上で光のスペクトルを変えることにより、光の明るさや色 味の変化を極力抑えながら、メラトニン分泌抑制の程度すなわち生体影響度を制御 することの可能な光源または照明装置を提供することができる。
[0016] 以上のような特徴を備える、本発明による光源の構成として、第一の構成は、互い に異なる波長特性を有する少なくとも 2種類の異なる発光体 Αおよび Βで構成される 光源であって、前記発光体 Aと発光体 Bは、その受光によって生体の覚醒度もしくは ホルモン分泌に影響を与える生体作用性質を備えるとともに、発光体 Aは発光体 Bと 比較して同一の発光強度での受光による生体作用度が高ぐ発光体 Bは発光体 Aと 比較して同一の発光強度での受光による生体作用度が低い、という特徴を備える光 源である。
[0017] ここに、前記発光体 Aおよび発光体 Bは、発光体 Aの発光強度を上げて発光体 Bの 発光強度を下げた際に受光による生体作用が弱まり、発光体 Aの発光強度を下げて 発光体 Bの発光強度を上げた際に受光による生体作用が強まる、という特徴を備える
〇
[0018] そして、前記発光体 Aの発光強度を上げる場合には発光体 Bの発光強度を下げ、 発光体 Aの発光強度を下げる場合には発光体 Bの発光強度を上げることによって、 受光による生体作用度を可変させる。
[0019] ここで、前記発光体 Aと発光体 Bの発光強度を制御する際には、光の生体作用に 関するアクションスぺ外ラム特性と青色光に関する等色関数とから算出される換算作 用度に基づいて、両発光体による合成光の色度の青色成分が、ほぼ一定もしくは所 定範囲内の値となるように制御するものである。
[0020] さらに詳細には、前記発光体 Aは、波長略 420〜440nmの範囲に発光エネルギ 一ピークを有し、前記発光体 Bは、波長略 440〜510nmの範囲に発光エネルギーピ ークを有する、という特徴を備えるものである。
[0021] あるいは、前記発光体 Aは、波長略 440〜470nmの範囲に発光エネルギーピーク を有し、前記発光体 Bは、波長略 470〜510nmの範囲に発光エネルギーピークを有 する、という特徴を備えるものである。
[0022] 本発明による光源の構成として、第二の構成は、所定の波長範囲内で発光波長の ピーク値を変化させることが可能な光源であって、その受光によって生体の覚醒度も しくはホルモン分泌に影響を与える生体作用性質を備え、発光波長のピーク値を変 化させることにより前記生体作用を可変する、という特徴を備える光源である。
[0023] より詳細には、前記所定の波長範囲が、少なくとも 420〜440nmの範囲と 440〜5 lOnmの範囲にあり、両範囲の間で切り替え可能である、という特徴を備えるものであ
[0024] あるいは、前記所定の波長範囲が、少なくとも 440〜470nmの範囲と 470〜510n mの範囲にあり、両範囲の間で切り替え可能である、という特徴を備えるものである。
[0025] 上記のような発光波長のピーク値を変化させることが可能な光源としては、例えば 垂直共振器面発光レーザを用いる。
さらに別の発明として、第一 '第二の構成として記したような光源を利用して、生体 作用性質を備えながら、上記光源とは異なる色の光を照射することが可能な光源シ ステムを提供する。
[0026] その第一の構成は、前記!/、ずれかの光源と、該光源の波長特性とは異なる波長特 性を有する発光体とを含んで構成する光源システムである。
[0027] 第二の構成としては、前記いずれかの光源と、該光源と共に使用して白色光を得る 少なくとも一つの発光体とを含んで構成する光源システムである。
さらに別の発明として、前記いずれかの光源システムを利用した照明装置を提供す すなわち、前記いずれかの光源システムを利用する照明装置であって、得られる照 明光による平均演色評価数が所定の数値以上を保ちながら、前記光源システムに含 まれる各光源もしくは発光体の発光強度を制御して生体作用度を可変する、という特 徴を備える照明装置である。
発明の効果
[0028] 以上のような構成によって、本発明は以下の効果を奏する。即ち、本発明の光源に よれば、光源の発する光によって知覚される明るさと色味を略同一に維持しながら、 その受光によって生じる生体への影響度を調整することができる。
[0029] また、上記光源を含む光源システムによれば、上記と同様に生体への影響度を調 整しながら、上記光源単体とは異なる色の光に関して、その明るさと色味を略同一に 維持すること力 Sでさる。
[0030] さらに、上記光源システムを利用して白色光を得られるように構成した照明装置は、 照明光の明るさと色味すなわち色温度だけでなく、演色性も所定の水準を維持しな がら、その受光によって生じる生体への影響度を調整することができるものである。 図面の簡単な説明
[0031] [図 1]人間のメラトニン分泌の抑制感度に関する光の波長特性（アクションスペクトラム
[図 2]人間の目に対応する分光感度 (等色関数)を示す図である。
園 3]メラトニン分泌の抑制感度の特性 M ( λ )と等色関数 ζ ( λ )の関係を示す図であ 園 4]メラトニン分泌の抑制感度の特性と等色関数の比で表される換算作用度 α ( λ )の波長特性を示す図である。
園 5]本発明の第 1の実施形態である光源および光源システムの構成例を示す図で ある。
園 6]本発明の第 1の実施形態である光源システムによる照射光の分光分布の例を 示す図である。
園 7]本発明の第 2の実施形態である光源システムによる照射光の分光分布の例を 示す図である。
園 8]本発明の第 3の実施形態である光源および光源システムの構成例を示す図で ある。
園 9]本発明の第 4の実施形態である照明装置の構成例を示す図である。 符号の説明
[0032] 100…光源システム、皿〜 104…発光体、 110…光源、 200…光源システム、 201 、 202…光源、 203、 204…発光体、 300…照明装置、 301…光源システム、 302· · · 光源制御部、 303· · ·光特性分析部、 304· · ·条件設定部。
発明を実施するための最良の形態
[0033] 以下、本発明による光源、光源システムおよび照明装置の実施形態について、図 面を参照して詳細に説明する。
実施例 1
[0034] 図 5に、本発明の第 1の実施形態である光源および光源システムの構成例を示す。
光源システム 100は、第一の発光体 101と第二の発光体 102とから構成される光源 1 10、および第三の発光体 103と第四の発光体 104とを含んで構成される。光源 110 には、図示しない制御部が接続され、制御部は発光体 101と発光体 102それぞれの 発光強度を制御する。
[0035] 発光体 101と発光体 102は、互いに異なる波長特性を有し、それぞれの発光エネ ルギーピークは、発光体 101は波長約 430nm、発光体 102は波長約 490nmである 。一方、発光体 103と発光体 104は、それぞれのピーク波長が 540nm、 646nmであ つて、これら 4つの発光体を同時に発光させることにより白色の光が得られるような波 長特性の組み合わせで構成される。また、 4つの発光体による光が混合されて最終 的に得られる照射光が、発光体からの光を効率良く利用し、また均一に照射されるよ うに、光源システム 100に、光の拡散板 105や反射板 106を配置しても良い。
[0036] 4つの発光体の内、発光体 101と発光体 102は、図 3で示されるように、 M ( λ )の 値が約 0· 7と約 0. 8と、いずれもメラトニン分泌の抑制作用すなわち生体作用度の 高い波長に発光のピークがあり、これらの発光強度を制御することにより、生体作用 度を大さく可変させること力でさる。
[0037] 一方で、発光体 101と発光体 102の間には、等色関数上では大きな違いがあり、人 間の目に対する感度については差が大きいことが分かる。すなわち、発光体 101は、 その発光ピーク波長が 430nmのため、 ζ ( λ )のピークを 1としたときの相対感度は約 0. 8と高いが、発光体 102の方は、その発光ピーク波長が 490nmであるため、 ζ ( λ )に関する相対感度は 0. 25前後と低い値を示す。従って、両者の発光強度を変える ことによって生体作用度を調整する場合、単に発光体ごとの生体作用への影響度に 注目して発光強度を変えるだけでは、生体作用度の調整前後で光の明るさや色が 大幅に変化してしまう可能性がある。本実施形態においては、生体作用度の調整前 後で光の明るさや色をほぼ一定に保っために、各発光体の生体影響度と共に、それ ぞれの等色関数 z ( λ )で表される相対感度比を考慮して、各発光体の発光強度を制 御する。
[0038] ここで、上記 4つの発光体の発光強度を定めるアルゴリズムとして、最適化問題の 解法を使用する。未知数が複数あるパターンに適用できる解法としてニュートン法を 用い、特定の条件の下で生体作用度が最大および最小になるような各発光体の発 光強度を算出した。その算出結果を表 1に示す。解を求める際の条件としては、 ΧΥΖ 表色系における色度座標ィ直 χ = 0. 31 ± 0. 005、 y=0. 32 ± 0. 005、平均演色評 価数 80. 0 (CIE標準光 D65基準)の他、放射強度を一定とした。すなわち、照射光 の色がいわゆる白色光の範囲内であり、物体の色の見え方の正確性が高い水準を 保ち、照射光の輝度すなわち明るさが保たれることを条件とするものである。
[0039] [表 1]
Figure imgf000010_0001
[0040] 表 1記載の生体作用度の数直は、標準光 D65の生体作用度を 1とした際の比率で ある。また、各発光体の発光強度を示す数値は相対値であり特定の単位を持たない 。生体作用度を調整する際の各発光体の制御の傾向として、生体作用度を上げる場 合には第 1の発光体の発光強度を下げる一方で第 2の発光体の発光強度を上げ、 生体作用度を下げる場合には、逆に第 1の発光体の発光強度を上げて第 2の発光 体の発光強度を下げるという特徴がある。表 1には例として、本実施形態の光源シス テムで得られる生体作用度の、最大値と最小値に対応する各発光体の発光強度を 示したが、上記の手順で解を求める際の条件として、上記最大と最小の範囲内で生 体作用度の指標値を追加指定することによって、指定した生体作用度に対応する、 各発光体の発光強度を算出することができる。
[0041] このように、本発明の光源システムを用いることにより、照射光としての明るさ、色度 あるいは色温度、演色性をほぼ一定に保ちながら、生体作用度を標準光の約 98% 〜； 114%の範囲で可変させることができる。
[0042] 図 6に、上記表 1に示した発光強度の構成で得られる照射光の分光分布の例を示 す。図 6 (a)は生体作用度が最大の例、図 6 (b)は生体作用度が最小の例である。
[0043] なお、上記の生体作用度の調整幅は、算出する過程で与える条件を緩和させるこ とによって制御することが可能である。例えば、色度座標値 (X, y)の条件をそれぞれ 、 0. 30≤x≤0. 32、 0. 30≤y≤0. 35の範囲まで許容すると、調整可能な生体作 用度の範囲は、表 1の結果よりも広い約 86%〜； 119%の範囲にすることができる。色 度座標値の条件をさらに緩めれば、より広い範囲で生体作用度の調整が可能になる 。平均演色評価数に関しても同様で、上記 80. 0よりも低い値を許容すれば、生体作 用度の調整範囲をより広げることが可能である。このような調整は、本光源システムの 用途や目的に応じて適宜行えば良い。
[0044] なお、本実施形態では、上記 4つの発光体それぞれ独立に発光強度の制御が可 能な構成とするために、発光体として LED (発光ダイオード）を使用する。もちろん、 特定の波長にピークを有する性質を持つ発光体であれば、 LEDの代わりに半導体 レーザ、 EL素子等の各種発光体を用いて良い。
[0045] 一方、第三の発光体，第四の発光体としては、 LEDのような自発光の発光体の代 わりに蛍光体を用いても良い。その場合、蛍光体は、前記第一、第二の発光体から の光を受けて発光し (励起発光）、上記に示した例と同様の波長特性の得られるもの を用いる。蛍光体を用いる場合の、光源システム 100の構成例を図 5 (b)に示す。
[0046] 蛍光体を用いる場合、基本的にその励起光源と独立に発光強度を制御できるわけ ではないが、最終的に得たい照射光となるように蛍光体の量や密度を適切な大きさ に設定することによって、生体作用度の可変幅ゃ演色性の維持度は多少劣るものの 、表 2に示す通り、色度ゃ演色性などの条件を大きく変えること無しに、生体作用度を 調整することが可能である。 [0047] [表 2]
Figure imgf000012_0001
実施例 2
[0048] 次に、本発明の第 2の実施形態である光源および光源システムについて説明する。
光源システムの基本的な構成は第 1の実施形態と同様であり、図 5に示したものと同 様に 4つの発光体で構成されるが、第一の発光体と第二の発光体の各ピーク波長が 第 1の実施形態の構成とは異なる。
[0049] 第 2の実施形態においては、発光体 101と発光体 102それぞれの発光エネルギー ピークは、発光体 101は波長約 455nm、発光体 102は波長約 490nmである。一方 、発光体 103と発光体 104は、第 1の実施形態と同様にそれぞれ 540nm、 646nm のピーク波長を有する。
[0050] 第 1の実施形態と比べると、第 1の発光体 101のピーク波長が、図 3から分かる通り メラトニン分泌抑制に関しても視覚上の色感覚に関しても両方の感度が高い点が、 一つの特徴である。
[0051] この光源システムにおいて、照射光の生体影響度を調整するために、第 1の実施形 態と同様に所定の条件を満たす範囲で 4つの発光体の発光強度の制御範囲を算出 すると、表 3に示す通りになる。
[0052] [表 3]
Figure imgf000012_0002
[0053] 表 3に示される通り、第 1の実施形態の光源システムと比較すると、生体作用度の制 御可能範囲が、作用度の小さい方向へ拡大していることが分かる。生体作用度を調 整する際の各発光体の制御の傾向としては第 1の実施形態と同様に、生体作用度を 上げる場合には第 1の発光体の発光強度を下げる一方で第 2の発光体の発光強度 を上げ、生体作用度を下げる場合には、逆に第 1の発光体の発光強度を上げて第 2 の発光体の発光強度を下げると!/、う特徴がある。
[0054] このように、本発明による第 2の実施形態の光源システムを用いることにより、照射 光としての明るさ、色度あるいは色温度、演色性をほぼ一定に保ちながら、生体作用 度を標準光の約 78%〜； 108%の範囲で可変させることができる。
[0055] 図 7に、上記表 3に示した発光強度の構成で得られる照射光の分光分布の例を示 す。図 7 (a)は生体作用度が最大の例、図 7 (b)は生体作用度が最小の例である。
[0056] なお、上記の生体作用度の調整幅は、第 1の実施形態と同様に、照射光として得た い光の色度等の条件を緩和させることによって制御することが可能である。
[0057] 本実施形態では、第 1の実施形態と同様に、上記 4つの発光体それぞれ独立に発 光強度の制御が可能な構成とするために、発光体として LED (発光ダイオード）を使 用する。もちろん、特定の波長にピークを有する性質を持つ発光体であれば、 LED の代わりに半導体レーザ、 EL素子等の各種発光体を用いて良レ、。
[0058] また、第三の発光体，第四の発光体としては、 LEDのような自発光の発光体の代わ りに蛍光体を用いても良い。その場合、蛍光体は、前記第一、第二の発光体からの 光を受けて発光し (励起発光）、上記に示した例と同様の波長特性の得られるものを 用いる。
[0059] ところで、第 1、第 2の実施形態共に、光源システムを構成する発光体の種類は 4つ より多くても良い。その場合、ピークとなる波長を増やすことになるため、必要な波長 特性に対する条件が緩和され、発光体が 4種類で構成される上記実施例と比較して 、色度や平均演色評価数などが同一条件の場合、より生体作用度の調整範囲を広く すること力 Sでき、また、生体作用度の調整範囲が同程度であれば、発光体が 4種類の 場合と比べて演色評価数をさらに高い値で実現することも可能である。
[0060] なお、第 1、第 2の実施形態共に、第 1の発光体と第 2の発光体とから構成される光 源を単体で使用することも可能である。その場合、上記実施例に示す光源の構成で は、照射光は青色成分が主体になり、室内全体を照らすような照明用途には不向き であるが、上記と同様の考え方に基づいて制御を行うことにより、照射光の色をほぼ 一定に保ちながら、生体作用度を調整することの可能な照明機器として、利用するこ と力 Sできる。
実施例 3
[0061] 次に、本発明の第 3の実施形態である光源および光源システムについて説明する。
図 8に本実施形態の光源および光源システムの構成例を示す。
[0062] 光源システム 200は、第一の光源 201と第二の光源 202、および発光体 203、 204 とを含んで構成される。光源 201および光源 202には、図示しない制御部が接続さ れ、制御部は光源 201と光源 202それぞれの発光強度を制御する。
[0063] 前記二つの光源は、所定の波長範囲内で発光波長のピーク値を変化させることが 可能な光源であって、例えば、特表 2004— 529501号公報で開示されている波長 可変垂直共振器面発光レーザを使用して構成する。この波長可変垂直共振器面発 光レーザは、電流の注入によって光を放出する光発生層と、位置依存電気光学効果 により光の波長を変調する位相制御要素とを含んで構成され、位相制御要素を波長 の変調方向の異なる二段構成にすることで、波長を長い方向にも短い方向にも偏移 させることのでさる光原である。
[0064] この光源を用いて、 420〜440nmの少なくとも一部の範囲内と 440〜510nmの少 なくとも一部の範囲内で波長を可変できるように構成したものを、光源 201および光 原 202として用いる。
[0065] 発光体 203、 204は、それぞれの発光ピーク波長が 540nm、 646nmであって、前 記 2つの光源と共に発光させることにより白色の光が得られるような波長特性の組み 合わせで構成される。発光体 203、 204は、 LEDのような自発光の発光体でも良いし 、光源 201、 202の光を受けて上記のような波長特性の得られる蛍光体を用いても良 い。蛍光体を用いる場合の、光源システム 200の構成例を図 8 (b)に示す。この場合 、 2つの光源 201、 202からの光を効率良く利用し、また最終的に混合されて得られ る照射光が均一に照射されるように、光源システム 200に、光の拡散板 205を配置し ても良い。 [0066] 光源 201、 202は、実施形態 1や 2の発光体 101、 102と同様に、メラトニン分泌の 抑制作用すなわち生体作用度の高い波長に発光のピークがあり、これらの発光強度 を制御することにより、生体作用度を大きく可変させることができる。同時に、人間の 目に対する色感度については差が大きいため、実施形態 1や 2と同様に、その感度 比を考慮して各光源の発光強度を制御する。
[0067] 本実施形態の光源システムによれば、実施形態 1や 2と比べると、光源 201、 202に 関して照射光の波長制御が可能であるため、一種類のみの光源の制御で生体作用 度の調整範囲をより広くできるという利点がある。また、現行の LEDでは実現できな いような波長特性を得ることも可能であり、生体作用度の調整範囲を広くできると共に 、平均演色評価数がより高レ、値の得られる光源システムを構成することも可能である
〇
[0068] なお、上記波長可変垂直共振器面発光レーザを利用した光源 201、 202の波長可 変範囲としては、上記の例の他に、 440〜470nmの少なくとも一部の範囲内と 470 〜510nmの少なくとも一部の範囲内を対象とするように、光源 201、 202を構成して も良い。その場合、前記実施形態 1と実施形態 2の関係と同様に、照射光による生体 作用度の調整範囲を変えることができる。このような変更は、本光源システムの用途 や目的に応じて適宜行えば良い。
実施例 4
[0069] 次に、本発明の第 4の実施形態である照明装置について説明する。図 9に本実施 形態の照明装置の構成例を示す。照明装置 300は、光源システム 301、光源制御部 302、光特性分析部 303、条件設定部 304を含んで構成される。
[0070] 光源システム 301は、実施例 1〜3で示したような、その照射光の受光によって生体 の覚醒度もしくはホルモン分泌に影響を与える生体作用性質を備える光源を含んで 構成され、光源システムとしての照射光がいわゆる白色光になるよう、蛍光体を含み 得る他の発光体と共に構成される。
[0071] 光源制御部 302は、光源システムの照射光から得た!/、生体作用度に応じて、光源 システムに含まれる各光源あるいは発光体の強度を制御する。その際には、実施例
1で示したような最適化問題の解法を用いて、各光源あるいは発光体の強度バランス を決定する。各光源や発光体の強度を変える際には、各光源や発光体の特性を図 示しない記憶手段に予め記憶しておき、その特性に従って与える電圧や電流を変化 させることによって行えば良いが、各光源や発光体の実際の特性は、使用環境や経 年変化等に依存して変化し得るため、後述する光特性分析部 303から通知される実 際の照射光の分析結果に従って、随時フィードバック制御を行うような構成としても良 い。また、最適化問題に与える条件としては、後述する条件設定部 304から通知され
[0072] 光特性分析部 303は、光の受光部とその特性の分析手段を含んで構成されるもの であって、前記光源システムからの照射光を受光し、その強度や波長特性等を分析 する。分析結果は、前記光源制御部 302へ通知する。通知される判定結果は、照射 光に含まれる所定の波長間隔ごとの放射束など、光のエネルギー量を示す情報を少 なくとも含み、さらに、照射光の色度座標上の位置 (ベクトル値）および、照射光の色 温度に対応する標準光 (D65など)を基準とした平均演色評価数の値を含んでも良 い。
[0073] 条件設定部 304は、光源システムによる照射光の特性パラメータを規定するもので あって、ユーザが操作する操作部を含んで構成されても良い。規定する照射光の特 性パラメータとしては、光の輝度もしくは所定位置における照度、および光の色温度 もしくは色度、および平均演色評価数、および生体作用度の指標値を含む。これら の特性パラメータは、図示しない記憶手段に予め記憶しておいても良いし、ユーザが 操作部を介して指定しても良い。記憶または指定された特性パラメータは、光源制御 部 302へ通知する。光源制御部 302は、通知された特性パラメータを条件として、前 記最適化問題の解を算出して各光源あるいは発光体の強度バランスを決定する。
[0074] 上記特性パラメータは、次のような考え方に基づいて定めれば良い。例えば、ユー ザが集中して仕事や読書などの作業をしたい場合や朝方すつきり目覚めたいような 場合には、覚醒度を上げることを狙って生体作用度の高!/、特性パラメータを指定もし くは選択し、ユーザ力 Sリラックスして時間を過ごした!/、場合や安眠できるような体の状 態にしたい場合には、逆に生体作用度の低い特性パラメータを指定もしくは選択す ると良い。特性パラメータの指定 ·選択は、ユーザが操作部を介して行っても良いし、 時刻に応じて予め設定されたパラメータが自動的に呼び出されるような構成にしても 良い。
なお、光源システム 301は、その照射光を照明光として用いる目的上、光源および 発光体の周囲もしくは前面に拡散板を設け、その照射光が均一に照射されるように 構成しても良ぐまた、レンズを配置して照射光を集光させ、スポットライトのような使い 方に適した構成としても良い。

Claims

請求の範囲
[1] 互いに異なる波長特性を有する少なくとも 2種類の異なる発光体 Aおよび Bで構成 される光源であって、前記発光体 Aと発光体 Bは、その受光によって生体の覚醒度も しくはホルモン分泌に影響を与える生体作用性質を備えるとともに、発光体 Aは発光 体 Bと比較して同一の発光強度での受光による生体作用度が高ぐ発光体 Bは発光 体 Aと比較して同一の発光強度での受光による生体作用度が低いことを特徴とする 光源。
[2] 前記発光体 Aおよび発光体 Bは、発光体 Aの発光強度を上げて発光体 Bの発光強 度を下げた際に受光による生体作用が弱まり、発光体 Aの発光強度を下げて発光体 Bの発光強度を上げた際に受光による生体作用が強まることを特徴とする請求項 1に 記載の光源。
[3] 前記発光体 Aの発光強度を上げる場合には発光体 Bの発光強度を下げ、発光体 A の発光強度を下げる場合には発光体 Bの発光強度を上げることによって、受光による 生体作用度を可変させることを特徴とする請求項 1または 2に記載の光源。
[4] 前記発光体 Aと発光体 Bの発光強度を、光の生体作用に関するアクションスぺタト ラム特性と青色光に関する等色関数とから算出される換算作用度に基づいて、両発 光体による合成光の色度の青色成分が略一定となるように制御することにより、受光 による生体作用度を可変させることを特徴とする請求項 1から 3いずれか一項に記載 の光源。
[5] 前記発光体 Aと発光体 Bの発光強度を、光の生体作用に関するアクションスぺタト ラム特性と青色光に関する等色関数とから算出される換算作用度に基づいて、両発 光体による合成光の色度の青色成分が所定範囲内の値となるように制御することに より、受光による生体作用度を可変させることを特徴とする請求項 1から 3いずれか一 項に記載の光源。
[6] 前記発光体 Aは、波長略 420〜440nmの範囲に発光エネルギーピークを有し、前 記発光体 Bは、波長略 440〜510nmの範囲に発光エネルギーピークを有することを 特徴とする、請求項 1から 51/、ずれか一項に記載の光源。
[7] 前記発光体 Aは、波長略 440〜470nmの範囲に発光エネルギーピークを有し、前 記発光体 Bは、波長略 470〜510nmの範囲に発光エネルギーピークを有することを 特徴とする、請求項 1から 51/、ずれか一項に記載の光源。
[8] 所定の波長範囲内で発光波長のピーク値を変化させることが可能な光源であって 、その受光によって生体の覚醒度もしくはホルモン分泌に影響を与える生体作用性 質を備え、発光波長のピーク値を変化させることにより前記生体作用を可変すること を特徴とする光源。
[9] 前記所定の波長範囲が、少なくとも 420〜440nmの範囲と 440〜510nmの範囲 にあり、両範囲の間で切り替え可能なことを特徴とする請求項 8記載の光源。
[10] 前記所定の波長範囲が、少なくとも 440〜470nmの範囲と 470〜510nmの範囲 にあり、両範囲の間で切り替え可能なことを特徴とする請求項 8記載の光源。
[11] 前記光源が、垂直共振器面発光レーザであることを特徴とする請求項 8から 10い ずれか一項に記載の光源。
[12] 請求項 1から 11のいずれか一項に記載の光源と、該光源の波長特性とは異なる波 長特性を有する発光体とを含んで構成されることを特徴とする光源システム。
[13] 請求項 1から 11のいずれか一項に記載の光源と、該光源と共に使用して白色光を 得る少なくとも一つの発光体とを含んで構成されることを特徴とする光源システム。
[14] 請求項 12または 13記載の光源システムを利用する照明装置であって、得られる照 明光による平均演色評価数が所定の数値以上を保ちながら、前記光源システムに含 まれる各光源もしくは発光体の発光強度を制御して生体作用度を可変することを特 徴とする照明装置。
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