(57)【要約】【課題】美術館等の展示物の展示現場において、既存の蛍光ランプ等と併存してもＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を十二分に発現させて、展示物に対する照明による損傷を低減することができるパルス点灯ＬＥＤ照明装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ３を光源として備え、ＬＥＤ３がパルス状に発光するパルス点灯ＬＥＤ照明装置１００であって、展示物で反射される又は展示物を透過する光の内、前記ＬＥＤ３から射出される光以外の、外来光による周期的に変化する輝度を直接的に又は間接的に検出する外来光検出部４と、前記外来光検出部４が検出した前記外来光の輝度の変化に基づいて前記ＬＥＤ３をパルス状に発光させ、前記外来光と重畳した光をＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を発現させる光にする効果発現部５を備えてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤを光源として備え、ＬＥＤがパルス状に発光するパルス点灯ＬＥＤ照明装置であって、
展示物で反射される又は展示物を透過する光の内、前記ＬＥＤから射出される光以外の、外来光による周期的に変化する輝度を直接的に又は間接的に検出する外来光検出部と、
前記外来光検出部が検出した前記外来光の輝度の変化に基づいて前記ＬＥＤをパルス状に発光させ、前記外来光と重畳した前記ＬＥＤの光をＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を発現させる光にする効果発現部とを備えてなることを特徴とするパルス点灯ＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記外来光検出部が、前記外来光による輝度が所定レベルを超えた時のタイミングである立ち上がりタイミングに基づいて前記外来光の周波数を検出し、
前記効果発現部が、前記外来光の周波数に一致する又はｎ倍又は１／ｎ倍（ｎは自然数）の周波数で、かつ前記立ち上がりタイミングに基づいてパルス状の駆動電流を前記ＬＥＤに供給する請求項１記載のパルス点灯ＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記外来光検出部が、前記外来光による輝度が所定レベルを超えた時のタイミングである立ち上がりタイミングを検出する立ち上がり検出回路と、検出した立ち上がりタイミングに基づいて前記外来光の周波数を検出する特性検出回路とを備え、
前記効果発現部が、前記外来光の周波数と、予め設定された、最小周波数、最大周波数、最小デューティ比及び最大デューティ比とに基づいて、前記駆動電流を制御するための発光制御信号の出力周波数及び出力デューティ比を設定する設定処理回路と、前記設定処理回路により設定された前記出力周波数及び前記出力デューティ比の前記発光制御信号を生成する制御信号生成回路とを備えてなる請求項２記載のパルス発光ＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記効果発現部が、外来光の輝度が高くなっていく期間内で前記ＬＥＤを発光させる請求項２又は３記載のパルス点灯ＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記効果発現部は、前記外来光による輝度が所定レベルを下回る場合に、該輝度の外来光を無視する請求項２、３、又は４記載のパルス点灯ＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
前記出力周波数は、１００Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下である請求項３記載のパルス点灯ＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
前記外来光検出部の分光応答度特性は、標準分光視感効率Ｖ（λ）に近似している請求項１、２、３、４、又は５記載のパルス点灯ＬＥＤ照明装置。
【請求項８】
ＬＥＤを光源として備えるパルス点灯ＬＥＤ照明装置のＬＥＤパルス点灯方法であって、
展示物で反射される又は展示物を透過する光の内、前記ＬＥＤから射出される光以外の、外来光による周期的に変化する輝度を直接的に又は間接的に検出し、
検出した前記外来光の輝度の変化に基づいて前記ＬＥＤをパルス状に発光させ、前記外来光と重畳した光をＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を発現させる光にすることを特徴とするパルス点灯ＬＥＤ照明装置のＬＥＤパルス点灯方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、美術館や博物館等の展示物を照明するためのパルス点灯ＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、美術館や博物館等において美術品や文化財等の展示物を展示する場合、照明により展示物が退色や脆化等の損傷を受けることが知られている。このため、美術館等において、展示物、特には文化財の照明による損傷を抑える必要から、極力暗めで、且つ低い相関色温度で展示物を照明することが求められている。
【０００３】
一方、光を、所定の周波数と１周期に対する発光期間の割合であるデューティ比でパルス状に照射すると、人間の目に感じる生理的、心理的明るさを、実際の物理的明るさよりも明るく感じさせることができる現象（Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果）が知られている。また、展示物の受ける損傷は、照射光が定常光であれパルス光であれ時間平均放射照度が等しければほとんど変わらないことが知られている。それゆえ、応答性に優れたＬＥＤを光源とする照明装置を用いて、このＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を発現させれば、展示物の損傷を抑制することが可能であると考えられる。つまり、所定の条件でＬＥＤをパルス点灯させれば、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を抑制することが可能であり、よって展示物の損傷を抑制することができる。
【０００４】
このようなＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果の利用を開示するＬＥＤ照明装置として、特許文献１及び特許文献２がある。これらの特許文献においては、所定周期でパルス状にＬＥＤを発光させる構成が示されている。具体的には例えば、デューティ比が１０％程度、パルス幅が１．７ミリ秒程度の６０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下の周波数で、パルス状に電力をＬＥＤに供給して発光させるものである。
【０００５】
ところで、美術館等の建物の中には、展示用の照明以外に室内照明があり、その室内照明の光が展示物に達していることも珍しくはない。つまり、展示物は、展示用の照明装置のみで照明される場合もあるが、展示室内にある各種の照明装置からの光も同時に受けている場合もある。
【０００６】
このように、種々の照明装置から射出された光が展示物に到達していると、上述したＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を利用するＬＥＤ照明装置により展示物を照明しても、ＬＥＤ照明装置によっては十分なＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を得ることができない場合がある。
【０００７】
一般的に、展示室内の室内照明が例えば、交流により点灯される既存の蛍光ランプである場合、その蛍光ランプは交流の周波数に対応して（例えば商用周波数の倍周波数で）脈流的に点滅を繰り返している。そして、ＬＥＤと蛍光ランプが異なる発光周波数及びタイミングで全く独立に並行して点滅すると、互いに非発光区間を埋め合ったり、発光区間が重なったりする形になり、その結果、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果が減殺されることになる。したがって、特許文献１等に開示のＬＥＤ照明装置を、既存の照明装置から射出される光を考慮することなく美術館等で展示物の照明に使用しても、十分有効な展示物用照明にならない場合が生じた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１４６８９３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４４８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、美術館等の展示物の展示現場において、既存の蛍光ランプ等と併存してもＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を十二分に発現させて、展示物に対する照明による損傷を低減することができるパルス点灯ＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明のパルス点灯ＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤを光源として備え、ＬＥＤがパルス状に発光するパルス点灯ＬＥＤ照明装置であって、展示物で反射される又は展示物を透過する光の内、前記ＬＥＤから射出される光以外の、外来光による周期的に変化する輝度を直接的に又は間接的に検出する外来光検出部と、前記外来光検出部が検出した前記外来光の輝度の変化に基づいて前記ＬＥＤをパルス状に発光させ、前記外来光と重畳した前記ＬＥＤの光をＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を発現させる光にする効果発現部とを備えてなることを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、外来光検出部が、室内にある照明装置から照射される、外来光による周期的に変化する輝度を直接的に又は間接的に検出し、効果発現部が、検出したその外来光の輝度の変化に基づいてＬＥＤをパルス状に発光させて、ＬＥＤが射出した光をＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を発現させる光にするので、外来光が、ＬＥＤの発光によるＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を妨げない。したがって、外来光が存在する場合であっても、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を十二分に発現させることが可能になる。このため、照射される光の照射エネルギは、可及的に低くすることが可能であり、展示物等に対する照明として十分な明るさを提供して、展示物等の損傷を最小限に抑えることが可能となる。
【００１２】
輝度を直接的に又は間接的に検出するとは、展示物等で反射して入射する光を検出すること、展示物等を透過して入射する光を検出すること、を含むものである。
【００１３】
外来光に確実に重畳するパルス状の光をＬＥＤに発光させるためには、前記外来光検出部が、前記外来光による輝度が所定レベルを超えた時のタイミングである立ち上がりタイミングに基づいて前記外来光の周波数を検出し、前記効果発現部が、前記外来光の周波数に一致する周波数又はｎ倍又は１／ｎ倍（ｎは自然数）の周波数で、かつ前記立ち上がりタイミングに基づいてパルス状の駆動電流を前記ＬＥＤに供給するものが望ましい。
【００１４】
外来光検出部及び効果発現部の具体的な構成としては、前記外来光検出部が、前記外来光による輝度が所定レベルを超えた時のタイミングである立ち上がりタイミングを検出する立ち上がり検出回路と、検出した立ち上がりタイミングに基づいて前記外来光の周波数を検出する特性検出回路とを備え、前記効果発現部が、前記外来光の周波数と、予め設定された、最小周波数、最大周波数、最小デューティ比及び最大デューティ比とに基づいて、前記駆動電流を制御するための発光制御信号の出力周波数及び出力デューティ比を設定する設定処理回路と、前記設定処理回路により設定された前記出力周波数及び前記出力デューティ比の前記発光制御信号を生成する制御信号生成回路とを備えてなるものが望ましい。
【００１５】
さらには、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を効率よく発現させるためには、前記効果発現部が、外来光の輝度が高くなっていく期間内で前記ＬＥＤを発光させるものが望ましい。
【００１６】
また、発光制御信号の生成を迅速にするためには、前記効果発現部は、前記外来光による輝度が所定レベルを下回る場合に、該輝度の外来光を無視するものが望ましい。このような場合には、外来光によってＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果が殆ど減殺されないから、予め選定された、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果の発現が最も大きく期待できる周波数やデューティ比で、外来光とは無関係にＬＥＤをパルス駆動させれば良い。
【００１７】
前記出力周波数は、１００Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下であるものが望ましい。出力周波数が１００Ｈｚ未満になると、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果自体は発現するが、その一方、周波数が低くなるにしたがって人間の目には点滅（フリッカと称される）が認知されるようになり不快感を与えてしまうため、展示用照明としては不適当となってしまう。これに対して、出力周波数が徐々に高くなると、人間の目はその応答性の問題からＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果は薄れていく。個人差はあるが、展示用照明光源に対する出力周波数として、概ね１００Ｈｚから５００Ｈｚ辺りがＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果が期待できる実用的な周波数範囲と考えられる。このような値にすることにより、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を顕著に発現させることができる。
【００１８】
加えて、前記外来光検出部の分光応答度特性が、標準分光視感効率Ｖ（λ）に近似しているものであれば、肉眼の受ける「明るさ感」に基づいて外来光による外乱の度合いを適切に評価することができるので、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果をさらに顕著に発現させることが可能になる。
【００１９】
また本発明のパルス点灯ＬＥＤ照明装置のＬＥＤパルス点灯方法は、ＬＥＤを光源として備えるパルス点灯ＬＥＤ照明装置のＬＥＤパルス点灯方法であって、展示物で反射される又は展示物を透過する光の内、前記ＬＥＤから射出される光以外の、外来光による周期的に変化する輝度を直接的に又は間接的に検出し、検出した前記外来光の輝度の変化に基づいて前記ＬＥＤをパルス状に発光させ、前記外来光と重畳した光をＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を発現させる光にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
このように本発明のパルス点灯ＬＥＤ照明装置によれば、既にある蛍光ランプ等の照明による外来光がある場合においても、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を十分に発現させて照明することができる。したがって、所定の条件でＬＥＤをパルス点灯させれば、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を抑制することができ、よって展示物の損傷を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のパルス点灯ＬＥＤ照明装置の一実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態における各信号の関係を示すタイミング図。
【図３】同実施形態の制御手順を示すフローチャート。
【図４】本発明の実施形態における外来光とパルス光との種々の位相関係を模式的に示す波形図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係るパルス点灯ＬＥＤ照明装置（以下、ＬＥＤ照明装置と言う）１００の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１に示すＬＥＤ照明装置１００は、マスタユニット１と、そのマスタユニット１に制御される複数のスレーブユニット２とからなる。マスタユニット１は、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース、デジタル回路、アナログ回路等を備えてなり、メモリに記憶させたプログラムにしたがってＣＰＵが動作して、デジタル回路を制御するとともにアナログ回路等から出力される信号を処理するように構成される。このようなマスタユニット１に対してスレーブユニット２は、マスタユニット１から出力される後述する発光制御信号Ｓｃｎｔに基づいてＬＥＤ２ａを駆動するデジタル回路及びアナログ回路により構成される。スレーブユニット２は、必ずしも複数である必要はなく、十分な輝度のパルス状の光が確保できる場合は１台でもよい。あるいは、マスタユニット１のみで、スレーブユニット２はなくてもよい場合もある。
【００２４】
マスタユニット１は、例えば展示室内の、蛍光ランプ、ＬＥＤランプ、白熱灯等の商用交流周波数又はそれ以上の周波数で駆動される照明装置が射出した外来光を検出する外来光検出部４と、外来光検出部４が検出した外来光の周波数及びデューティ比に基づいて、発光制御信号Ｓｃｎｔを生成しＬＥＤ３を駆動する効果発現部５とを備えている。このマスタユニット１は、自らもＬＥＤ３を発光させて展示物を照明するとともに、スレーブユニット２の発光を制御するものである。外来光は、上記したように、商用交流周波数又はインバータ等を用いてそれ以上の周波数で駆動される蛍光ランプ等から発せられた光の反射光をも含む、周期的に輝度が変化する光である。
【００２５】
外来光検出部４は、光センサとしての例えばフォトダイオード６と、フォトダイオード６が検出して出力する外来光信号を増幅するアンプ７と、アンプ７が増幅した増幅外来光信号Ｓａｍｐの値を基準電圧Ｖｒｅｆと比較するコンパレータ８と、コンパレータ８が出力する矩形波信号Ｓｒｅｃの立ち上がりエッジＲｅを検出する立ち上がりエッジ検出回路９と、同じく矩形波信号Ｓｒｅｃの立ち下りエッジＦｅを検出する立ち下りエッジ検出回路１０と、立ち上がりエッジＲｅ及び立ち下りエッジＦｅのタイミングに基づいて、外来光の周波数（以下、検出周波数と言う）ｆ０と検出周波数ｆ０のデューティ比（以下、検出デューティ比と言う）Ｄ０とを検出する特性検出回路１１とを備えている。この外来光検出部４は、その分光応答度特性を、標準分光視感効率Ｖ（λ）に近似させてある。これによって、目が明るいと感じる波長の光で外来光を検出することができる。
【００２６】
一般に、物体表面を照明する光の照度Ｅと、反射光の輝度Ｌとの間には、
Ｌ＝β（θｉ，θｒ）・Ｅ／π
の関係がある。ただし、β（θｉ，θｒ）は、その反射面の特性によって決まる輝度率であり、照明光の反射面への入射角θｉと、観察方向への反射角θｒとの関数となる。
【００２７】
人間が展示物を見る時の「明るさ感」は反射面の輝度によって決まるので、外来光検出部４は、照明対象の展示物表面の（反射）輝度を測定するものとして設けられている。
【００２８】
フォトダイオード６は、ＬＥＤ照明装置１００が照明する展示物の方向にその光軸を向けて設置されている。フォトダイオード６の受光角範囲は、ＬＥＤ照明装置１００が照明する展示物面の範囲を超えない比較的広い範囲に設定されており、両者の光軸は概ね一致していることが望ましい。つまり、ＬＥＤ照明装置１００が照明する展示物面の内の局所的な（反射）輝度ではなく、比較的広い範囲の「平均（反射）輝度」を測定している。なお、ここでは反射物体について説明したが、物体の背後から照明される透過物体の場合には、透過物体面における「透過輝度」が対応する。以下の説明は、反射物体について説明するが、透過物体に対しても適用されることは言うまでもない。それゆえ、外来光検出部４は、直接的又は間接的に、外来光を検出するものである。
【００２９】
ＬＥＤ照明装置１００が点灯している場合は、マスタユニット１及びスレーブユニット２が射出して展示物で反射された光についても、フォトダイオード６は検出する。したがって、この実施形態では、ＬＥＤ照明装置１００の電源が入れられた初期段階では、電源が入れられた時点から所定期間は、ＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａに駆動電流Ｃｄを供給せずに、外来光の検出を実行するものである。
【００３０】
アンプ７は、外来光を検出するフォトダイオード６が出力する微弱な外来光信号を増幅する。外来光信号を増幅することにより、次段のコンパレータ８における増幅外来光信号Ｓａｍｐの処理を容易にしている。増幅外来光信号Ｓａｍｐは、外来光の反射輝度に比例して大きくなり、実質的に外来光の反射輝度の変化に対応するものである。
【００３１】
コンパレータ８は、外来光の反射輝度が所定レベルＬｍｉｎ以上になったことを検出する。具体的には、コンパレータ８は、増幅外来光信号Ｓａｍｐの値と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、増幅外来光信号Ｓａｍｐの値が基準電圧Ｖｒｅｆ以上である場合に、外来光の反射輝度が所定レベルＬｍｉｎ以上になったことを示す矩形波信号Ｓｒｅｃを出力する。したがって、増幅外来光信号Ｓａｍｐの値が基準電圧Ｖｒｅｆより低い場合（図２における符号Ｐの位置）、コンパレータ８は矩形波信号Ｓｒｅｃを出力しない。
【００３２】
立ち上がりエッジ検出回路９は、外来光の反射輝度が所定レベルＬｍｉｎを超えた時のタイミングである立ち上がりタイミングを検出するためのもので、コンパレータ８から出力される矩形波信号Ｓｒｅｃの立ち上がりエッジＲｅを検出する。同様にして、立ち下りエッジ検出回路１０は、外来光の反射輝度が所定レベルＬｍｉｎを下回る時のタイミングである立ち下りタイミングを検出するためのもので、矩形波信号Ｓｒｅｃの立ち下りエッジＦｅを検出する。検出された立ち上がりエッジＲｅと、該立ち上がりエッジＲｅが検出されて後に最初に検出された立ち下りエッジＦｅとの間が、実質的に外来光の反射輝度が高い部分である。同様にして検出された立ち下りエッジＦｅと、該立ち下りエッジＦｅが検出されて後に最初に検出された立ち上がりエッジＲｅとの間が、実質的に外来光の反射輝度の低い部分である。
【００３３】
特性検出回路１１は、立ち上がりエッジ検出回路９の出力信号に基づいて立ち上がりエッジＲｅ間の時間を計測し、得られた計測時間に基づいて検出周波数ｆ０を検出（算出）するとともに、立ち下りエッジ検出回路１０の出力信号に基づいて立ち上がりエッジＲｅと立ち下りエッジＦｅとの間のエッジ間時間を計測し、検出周波数ｆ０と該エッジ間時間とで検出デューティ比Ｄ０を検出（算出）する。
【００３４】
効果発現部５は、周波数記憶回路１２、デューティ比記憶回路１３、設定処理回路１４、制御信号生成回路１５及びパルス発光駆動回路１６を備えている。
【００３５】
周波数記憶回路１２は、メモリの所定領域に設定されたものであって、ＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａをパルス状に発光させる場合に、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を発現させる発光周波数の、予め設定された下限の周波数である最小周波数ｆ１と、予め設定された上限の周波数である最大周波数ｆ２とを記憶している。最小周波数ｆ１は例えば、１００Ｈｚ程度であり、最大周波数ｆ２は例えば、５００Ｈｚ程度に設定してある。
【００３６】
同様にして、デューティ比記憶回路１３は、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を発現させる、予め設定された下限のデューティ比である最小デューティ比Ｄ１と、予め設定された上限のデューティ比である最大デューティ比Ｄ２とを記憶している。デューティ比は、１周期に対する発光の割合を示すものである。最小デューティ比Ｄ１は例えば、５％程度であり、最大デューティ比Ｄ２は例えば、２０％程度に設定してある。
【００３７】
設定処理回路１４は、周波数記憶回路１２が記憶している最小周波数ｆ１及び最大周波数ｆ２と、特性検出回路１１により検出された検出周波数ｆ０とに基づいて、ＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａが射出するパルス光が好適にＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を発現させる発光周波数となる発光制御信号Ｓｃｎｔの出力周波数ｆＤを設定する。同様にして、デューティ比記憶回路１３で記憶している最小デューティ比Ｄ１及び最大デューティ比Ｄ２と、特性検出回路１１により検出された検出デューティ比Ｄ０とに基づいて、検出デューティ比Ｄ０に対して好適にＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果が得られる発光制御信号Ｓｃｎｔの出力デューティ比ＤＤを設定する。
【００３８】
制御信号生成回路１５は、設定処理回路１４が設定した出力周波数ｆＤと出力デューティ比ＤＤとを有する、駆動電流Ｃｄを制御するための発光制御信号Ｓｃｎｔを生成し、パルス発光駆動回路１６及びマスタユニット１に接続されるスレーブユニット２に出力する。発光制御信号Ｓｃｎｔは、ＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａが発光した際にＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を発現させる発光周波数に等しい出力周波数ｆＤを有するもので、その位相を立ち上がりエッジＲｅに一致させて出力される。したがって、立ち上がりエッジＲｅは、位相タイミング信号としても機能する。制御信号生成回路１５とスレーブユニット２とは、有線で接続されるもの、無線で接続されるもののいずれであってもよい。
【００３９】
パルス発光駆動回路１６は、発光制御信号Ｓｃｎｔに基づいてパルス状の駆動電流ＣｄをＬＥＤ３に供給する。駆動電流Ｃｄは例えば、ＬＥＤ３を周波数及びデューティ制御するための信号であり、立ち上がりエッジＲｅのタイミングに、発光制御信号Ｓｃｎｔの立ち上がりエッジＲｅのタイミングを合わせて、発光制御信号Ｓｃｎｔの出力周波数ｆＤと出力デューティ比ＤＤとで設定される駆動電流ＣｄをＬＥＤ３に供給することにより、外来光の周波数である検出周波数ｆ０に同期させてＬＥＤ３をパルス状に発光させる。
【００４０】
ここで、同期とは、出力周波数ｆＤを、検出周波数ｆ０と同一周波数に合わせること、及び検出周波数ｆ０のｎ倍又は１／ｎ倍（ｎは自然数）の周波数に合わせること、を含むものである。
【００４１】
上述のようなマスタユニット１に対して、スレーブユニット２は、マスタユニット１のパルス発光駆動回路１６と同一の回路を有するものである。すなわち、マスタユニット１の制御信号生成回路１５から出力される発光制御信号Ｓｃｎｔに基づいて、ＬＥＤ２ａをパルス状に発光させる。
【００４２】
以上の構成において、マスタユニット１が発光制御信号Ｓｃｎｔを発生させる手順について図３を交えて説明する。
【００４３】
まず、外来光検出部４により、外来光を検出する（ステップＳ１）。外来光の検出は、ＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａの発光つまり駆動に先だって、事前に行われる。具体的には例えば、ＬＥＤ照明装置１００の図示しない電源スイッチが入れられた時から予め設定された所定期間だけＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａを完全に発光させない状態を形成し、その所定期間内において外来光の検出を実行する。ＬＥＤ３及びスレーブユニット２のＬＥＤ２ａを発光させないようにするために、ＬＥＤ照明装置１００の電源が入っている状態で、ＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａへの駆動電流Ｃｄの供給を停止するものである。したがって外来光検出部４が検出する光は、外来光のみとなり、外来光の検出精度を高くすることができる。この実施形態の場合、外来光の検出は、外来光の反射輝度を示す外来光レベルＬｏ、検出周波数ｆ０及び検出デューティ比Ｄ０を検出することである。検出した検出周波数ｆ０及び検出デューティ比Ｄ０は、その後の発光制御信号Ｓｃｎｔの設定において用いられる。
【００４４】
次に、設定処理回路１４は、コンパレータ８を用いて検出された外来光レベルＬｏが、所定レベルＬｍｉｎ以上か否かを判定する（ステップＳ２）。判定の結果、外来光レベルＬｏが所定レベルＬｍｉｎ未満、つまり外来光は存在するが、その反射輝度が低い場合は、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を顕著に発現させることが期待できる周波数及びデューティ比の発光制御信号Ｓｃｎｔを生成するように、独自パルス発光条件を設定する（ステップＳ３）。
【００４５】
このように、外来光レベルＬｏが所定レベルＬｍｉｎよりも低い、つまり外来光が暗い場合、展示物に室内照明用の照明装置から光が到達していても、外来光がＬＥＤ照明装置１００による照明に及ぼす影響が小さく、無視することが可能である。したがって、独自パルス発光条件としては、ＬＥＤ照明装置１００のみで照明する場合に最もＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果が期待できる出力周波数ｆＤ及び出力デューティ比ＤＤに設定するものであってよい。
【００４６】
なお、この場合にあって、出力周波数ｆＤは、最小周波数ｆ１及び最大周波数ｆ２の間で設定し、同じく出力デューティ比ＤＤについても、最小デューティ比Ｄ１及び最大デューティ比Ｄ２の間で設定する。
【００４７】
一方、外来光レベルＬｏが所定レベルＬｍｉｎ以上である場合は、検出周波数ｆ０が周波数記憶回路１２で設定された周波数範囲内であるのか周波数範囲外であるのかを判定する（ステップＳ４）。具体的には、検出周波数ｆ０が最小周波数ｆ１未満であるか否か、検出周波数ｆ０が最小周波数ｆ１以上で、かつ最大周波数ｆ２以下か否か、及び検出周波数ｆ０が最大周波数ｆ２を超えるか否かを判定する。
【００４８】
検出周波数ｆ０が最小周波数ｆ１未満であると判定した場合は、検出周波数ｆ０をｎ１倍した周波数を、発光制御信号Ｓｃｎｔの出力周波数ｆＤとして設定する（ステップＳ５）。この場合、ｎ１は、出力周波数ｆＤが、最小周波数ｆ１以上で、且つ最大周波数ｆ２以下になるように設定する。例えば、検出周波数ｆ０が６０Ｈｚであって最小周波数ｆ１未満である場合は、検出周波数ｆ０を例えば２倍した周波数である１２０Ｈｚを、発光制御信号Ｓｃｎｔの出力周波数ｆＤとして設定する。
【００４９】
次に、検出周波数ｆ０が最小周波数ｆ１以上で、且つ最大周波数ｆ２以下であると判定した場合は、検出周波数ｆ０を出力周波数ｆＤとして設定する（ステップＳ６）。
【００５０】
さらに、検出周波数ｆ０が最大周波数ｆ２を超えると判定した場合は、検出周波数ｆ０を１／ｎ２倍した周波数を、出力周波数ｆＤとして設定する（ステップＳ７）。この場合、１／ｎ２は、出力周波数ｆＤが、最小周波数ｆ１以上で、且つ最大周波数ｆ２以下になるように設定する。例えば、検出周波数ｆ０が１０００Ｈｚであって最大周波数ｆ２を超えている場合は、検出周波数ｆ０を例えば１／１０倍した周波数である１００Ｈｚを、発光制御信号Ｓｃｎｔの出力周波数ｆＤとして設定する。このように出力周波数ｆＤを設定した場合は、検出周波数ｆ０が高い旨を報知する警告を表示する（ステップＳ８）。警告は、検出周波数ｆ０がこのように高い場合には、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果が得られにくくなるために表示されるものである。なお、ｎ１、ｎ２は、自然数（０を除く）である。
【００５１】
出力周波数ｆＤは、１００Ｈｚ〜５００Ｈｚ程度が望ましい。出力周波数ｆＤが最小周波数ｆ１に設定されている１００Ｈｚ未満であると、個人差はあるが周波数が低くなるほどフリッカ（ちらつき現象）が認められるため、好ましくない。これに対して、出力周波数ｆＤが最大周波数ｆ２に設定されている５００Ｈｚ以上であると、周波数が高くなる程Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果が低減されていく。
【００５２】
以上のようにして出力周波数ｆＤを設定した後、発光制御信号Ｓｃｎｔの出力デューティ比ＤＤを設定する（ステップＳ９）。検出デューティ比Ｄ０以下で、かつ最小デューティ比Ｄ１と最大デューティ比Ｄ２との範囲内で、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を発現させ得る比率、例えば１０％程度に設定する。出力デューティ比ＤＤが小さくなるほど、マスタユニット１やスレーブユニット２の回路に要求される設計条件が厳しくなるので、５〜２０％程度が好ましい。
【００５３】
このようにして、出力周波数ｆＤと出力デューティ比ＤＤとを設定すると、制御信号生成回路１５が、設定された出力周波数ｆＤと出力デューティ比ＤＤとを有する発光制御信号Ｓｃｎｔを、パルス発光駆動回路１６及びスレーブユニット２に対して出力する。この場合、発光制御信号Ｓｃｎｔはその立ち上がりエッジを、外来光から取得した矩形波信号Ｓｒｅｃの立ち上がりエッジＲｅに一致させることで、発光制御信号Ｓｃｎｔの位相を外来光の位相に一致させた状態で、発光制御信号Ｓｃｎｔはパルス発光駆動回路１６及びスレーブユニット２に対して出力される。このように、発光制御信号Ｓｃｎｔの最初のパルスの立ち上がりエッジを、矩形波信号Ｓｒｅｃの立ち上がりエッジＲｅに一致させることで、外来光の反射輝度が所定レベルＬｍｉｎを超えている期間に、ＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａを発光させることができる。なお、この発光制御信号Ｓｃｎｔの出力時点で、外来光の検出は終了する。
【００５４】
パルス発光駆動回路１６及びスレーブユニット２は、受信した発光制御信号Ｓｃｎｔに基づいて、出力周波数ｆＤと出力デューティ比ＤＤとを有する駆動電流Ｃｄを生成してＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａに供給する。この結果、ＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａは、外来光の輝度がゼロから最大となるまでの、輝度が高くなっていく期間中にパルス状に発光する。このような期間内に、ＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａを発光させることで、外来光にＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａからの発光を確実に重畳させることができ、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を確実なものにすることができる。
【００５５】
このような構成によれば、マスタユニット１及びスレーブユニット２のＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａを、外来光の輝度の変化に基づいて、具体的にはその周波数に同期させてパルス状に発光させ、ＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａが射出して外来光と重畳する光を、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を発現させる光にするので、既存の照明装置からの外来光が存在するにもかかわらず、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を効果的に発現させることができる。しかも、複数のスレーブユニット２をマスタユニット１が出力する発光制御信号Ｓｃｎｔにより一括して制御しているので、マスタユニット１のＬＥＤ３とスレーブユニット２のＬＥＤ２ａとの発光タイミングにずれが生じることを抑えることができる。この結果、スレーブユニット２の数が多く、ＬＥＤ照明装置１００により広範囲に照明する場合においても、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を確実に発現させることができる。
【００５６】
このようにＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果により、視覚上は展示物に対する一般的な照明と変わらない明るさであるにもかかわらず、所定条件を満たす周波数とデューティ比とを有する駆動電流ＣｄによりＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａをパルス状に発光させているので、ＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａから射出される物理的光エネルギを低減させることができ、従来における展示物用の照明に比較するとその損傷度合いを減少させることができる。したがって、ＬＥＤ照明装置１００が展示物に与える損傷を抑えることができる。
【００５７】
この実施形態にあっては、ＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａに対して駆動電流Ｃｄを供給していない期間に外来光の検出を行うので、外来光のみを検出することになり外来光の検出精度を高くすることができる。それゆえ、外来光の検出周波数ｆ０及び検出デューティ比Ｄ０を確実に検出することができ、外来光の反射輝度の高い部分に確実に同期させて、ＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａをパルス状に発光させることができる。
【００５８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００５９】
図２において、外来光の検出周波数ｆ０と出力周波数ｆＤとが同一周波数である場合に、符号Ｐで示すように、外来光の反射輝度が高い部分がない、つまり、外来光レベルＬｏが所定レベルＬｍｉｎ未満である場合が生じることがある。あるいは符号Ｑで示すように、外来光の反射輝度が低い場合、矩形波信号Ｓｒｅｃの立ち上がりエッジＲｅと発光制御信号Ｓｃｎｔの立ち上がりエッジとがずれることがある。これらの場合は、検出周波数ｆ０が変化したのではないので、改めて検出周波数ｆ０を検出する必要はない。
【００６０】
これに対して、ＬＥＤ照明装置１００により展示物の照明を行っている間に、時間の経過とともに初期段階で検出した検出周波数ｆ０がわずかにずれる（異なる）場合が生じる。このように、現在の外来光の周波数が、初期段階で検出した検出周波数ｆ０よりも増加もしくは減少した場合は、初期段階において検出した検出周波数ｆ０に基づいて設定した出力周波数ｆＤが、現在の外来光の周波数と同期しない事態が生じる。
【００６１】
このような事態に対して、ＬＥＤ照明装置１００により展示物等の照明を行っている場合に、所定時間毎に定期的に、パルス光を射出しているＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａへの駆動電流Ｃｄの供給を一時的に短時間停止し、その供給停止の期間内に、改めて検出周波数ｆ０を検出し、その検出した検出周波数ｆ０により出力周波数ｆＤを設定する。つまり、上記供給停止の期間中は、ＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａからのパルス光を検出することなく外来光のみの検出を行える期間であるので、検出周波数ｆ０を精度よく検出することができる。この場合、言うまでもなく、出力デューティ比ＤＤについても、検出周波数ｆ０とともに改めて検出した検出デューティ比Ｄ０に一致させて再設定するものであってよい。
【００６２】
このように、発光制御信号Ｓｃｎｔの少なくとも出力周波数ｆＤを、改めて検出した検出周波数ｆ０により補正することにより、ＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａをパルス状に発光させる周期のずれを解消することができ、外来光の周波数が不規則に変化するような状況にあっても、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を享受することができる。
【００６３】
次に、例えば外来光の位相が初期段階で検出した際の外来光の位相から変化したり、また時間が経過する間に位相の変化量が次第に大きくなったりして、ＬＥＤ照明装置１００を使用している間に、検出周波数ｆ０の位相と出力周波数ｆＤの位相との間にずれが生じる場合がある。出力周波数ｆＤの位相が検出周波数ｆ０の位相からずれると、外来光に同期してＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａがパルス状に発光しないことになる。このような位相のずれが生じると、外来光がＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａから射出されるパルス光のＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を弱めるため、出力周波数ｆＤと検出周波数ｆ０との位相は、ＬＥＤ３及びＬＥＤ２ａを駆動している間は、常に一致している必要がある。
【００６４】
したがって、ＬＥＤ照明装置１００を使用している間に、位相のずれを検出して、位相のずれを修正することで、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を常に発現させるように構成するものが望ましい。
【００６５】
位相のずれは、外来光とパルス光との重畳状態に基づいて判断する。具体的には、パルス光の立ち下りのタイミングから外来光の反射輝度が最低となるまでの期間（以下、測定期間と言う）の外来光の量を測定し、測定した外来光の量の複数を比較して、比較の結果、同一でない場合に位相のずれを検出するものである。
【００６６】
上記した実施形態の場合、図２に示すように、パルス光ＰＬは、外来光ＯＬに対して、矩形波信号Ｓｒｅｃの立ち上がりエッジＲｅに一致して立ち上がる。それゆえ、位相のずれを検出するための外来光ＯＬの量は、矩形波信号Ｓｒｅｃの立ち下がりエッジＦｅのタイミングから始まる測定期間Ｍｐにおいて、測定する。実際には、位相ずれ検出部をマスタユニット１に追加して、その位相ずれ検出部に増幅外来光信号Ｓａｍｐと発光制御信号Ｓｃｎｔとを入力することで、位相のずれを検出する。
【００６７】
すなわち、図２に示す測定期間Ｍｐの間、増幅外来光信号Ｓａｍｐの積分を行い、得られた積分値を一時的に記憶する。そして、積分を実行した増幅外来光信号Ｓａｍｐに連続する増幅外来光信号Ｓａｍｐに対して、上記と同様の積分処理を複数回、例えば３回実行して、得られた積分値を一時的に記憶する。この後、一時的に記憶した積分値同士を比較して、その全ての積分値が同一であるか否かを判定し、判定の結果、同一でない場合に位相のずれを検出する。
【００６８】
したがって、位相ずれ検出部は、積分回路と、積分回路が演算した積分値を一時的に記憶する積分値記憶回路と、積分値記憶回路に記憶された積分値の複数を比較する積分値比較回路とを含んで構成される。この場合、マスタユニット１のＣＰＵやメモリ等を利用して、積分回路、積分値記憶回路、積分値比較回路を実現するものであってよい。また、位相ずれ検出部独自で、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース等を準備するものであってもよい。積分処理自体は、その分野で知られたものを用いるものであってよい。
【００６９】
上述した複数の積分値を比較する位相のずれを検出する構成以外に、以下に説明する構成であってもよい。
【００７０】
まず、積分値の初期値と、その後に得られた積分値とを比較し、比較の結果、同一でない場合に、位相のずれを検出する構成であってもよい。積分値の初期値とは、外来光の周波数を検出した後、最初のパルス光を照射した時の測定期間Ｍｐに測定された外来光の量、したがって測定期間Ｍｐの増幅外来光信号Ｓａｍｐの積分値である。つまり、位相のずれが発生していない状態の測定期間Ｍｐにおいて演算した積分値で、その初期値を設定するものである。
【００７１】
ＬＥＤ照明装置１００の使用開始から予め設定した時間が経過した後から、発光制御信号Ｓｃｎｔを出力する毎に、増幅外来光信号Ｓａｍｐを測定期間に積分し、得られた積分値を初期値と比較し、比較の結果、一致しない場合に位相のずれを検出する。
【００７２】
さらに、図４に示すように、上記実施形態とは異なり、外来光の反射輝度が最大となるタイミングにパルス光の幅方向の中心を一致させることで外来光とパルス光との位相を一致させて、パルス光を射出する例にあっては、ＬＥＤ３が射出するパルス光の内、連続する２つのパルス光間において、１つ目のパルス光ＰＬ１が重畳した外来光ＯＬ１の、パルス光ＰＬ１の立ち下りのタイミング以降の重畳していない部分（図４におけるＡ）の外来光ＯＬ１の量と、その後の外来光の内、２つ目のパルス光ＰＬ２と重畳する外来光ＯＬ２の、パルス光ＰＬ２の立ち上がりのタイミングまで、つまりパルス光ＰＬ２と重畳するまでの部分（図４におけるＢ）の外来光ＯＬ２の量とに基づいて、位相のずれを検出することができる。
【００７３】
すなわち、図４の（ａ）に示すように、パルス光の周波数である出力周波数ｆＤが外来光の周波数である検出周波数ｆ０と等しい場合で、かつＬＥＤ３が射出するパルス光と外来光との位相にずれがなく外来光の反射輝度が最大となるタイミングにパルス光の幅方向の中心が一致している場合は、パルス光ＰＬ１の立ち下りのタイミングから外来光ＯＬ１の反射輝度が最低となるタイミングまでの第一領域Ａの反射輝度の定積分（以下、単に積分と言う）の値と、外来光ＯＬ２の反射輝度が最低であるタイミングから二つ目のパルス光ＰＬ２の立ち上がりのタイミングまでの第二領域Ｂの反射輝度の積分の値とが、等しくなる。
【００７４】
これに対して、図４の（ｂ）に示すように、ＬＥＤ３が射出するパルス光ＰＬ１、ＰＬ２と外来光ＯＬ１、ＯＬ２との位相にずれがある場合は、第一領域Ａの反射輝度の積分の値と、第二領域Ｂの反射輝度の積分の値とが、異なる。
【００７５】
図４の（ｃ）に示す例は、出力周波数ｆＤが検出周波数ｆ０の２倍である場合で、パルス光ＰＬ１、ＰＬ２と外来光ＯＬ１、ＯＬ２との位相にずれが生じている場合である。また同様にして、図４の（ｄ）に示す例は、出力周波数ｆＤが検出周波数ｆ０の１／３倍であるものである。なお、図４の（ｄ）に示す例の場合、外来光にパルス光が重畳する一つ目のパルス光ＰＬ１の立ち下りのタイミングから外来光ＯＬ１の反射輝度が最低となるまで、つまり第一領域Ａの反射輝度の積分を実行し、その後は外来光ＯＬの反射輝度が最低となるタイミングに対応して積分を実行し、一つ目のパルス光ＰＬ１に連続する二つ目のパルス光ＰＬ２の立ち上がりのタイミングで積分を終了することで第二領域Ｂの積分の値を判定する構成であってよい。
【００７６】
以上に説明した積分処理は、上記実施形態にあってはマスタユニット１において実施することができる。上述したように、マスタユニット１は、ＣＰＵやメモリ等を備えて構成されているので、アンプ７が出力する増幅外来光信号Ｓａｍｐと、制御信号生成回路１５が出力する発光制御信号Ｓｃｎｔとを利用して、ＣＰＵが上記各領域Ａ、Ｂの反射輝度の積分処理を実行することにより、位相のずれの検出を行う。積分処理自体は、その分野で知られたものを用いるものであってよい。増幅外来光信号Ｓａｍｐが外来光ＯＬ１、ＯＬ２に対応するものであり、発光制御信号Ｓｃｎｔがパルス光ＰＬ１、ＰＬ２に対応するものである。
【００７７】
このように、外来光ＯＬ１の第一領域Ａ及び外来光ＯＬ２の第二領域Ｂの反射輝度の積分演算を順次実行し、演算の結果、得られた第一領域Ａの積分の値と第二領域Ｂの積分の値とを比較し、比較の結果、両積分の値が等しい場合は位相のずれがないと判断し、相違している場合は位相がずれていると判断する。外来光とパルス光との位相のずれを判断した場合は、位相のずれを修正することにより、パルス光を外来光に確実に同期させることができる。よって、時間の経過により、外来光とパルス光との位相がずれるようなことがあっても、そのような位相のずれを修正して、Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を確実に発現させることができる。
【００７８】
なお、上記した位相のずれの検出は、所定の間隔で繰り返し行うようにするものであってよいし、あるいは上記した検出周波数ｆ０の再検出を実行するのに合わせて実行するものであってよい。
【００７９】
さらに、上記実施形態において、外来光の周波数を検出した後、検出したその周波数がＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果を発現させる周波数範囲、つまり１００Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下である場合は、矩形波信号Ｓｒｅｃの立ち上がりエッジＲｅのタイミングで、出力デューティ比ＤＤにおけるパルス幅に対応する所定幅のパルス信号を発光制御信号Ｓｃｎｔに代えて、制御信号生成回路１５に入力するものであってもよい。前記パルス信号は、矩形波信号Ｓｒｅｃの立ち上がりエッジＲｅをトリガとして生成するものである。
【００８０】
これにより、パルス信号は、矩形波信号Ｓｒｅｃの立ち上がりエッジＲｅに同期するものであり、このパルス信号によって発光されるＬＥＤ３、２ａは、外来光による輝度の周期的な変化に同期するものである。よって、上記実施形態同等の効果を奏するものである。
【００８１】
また、出力デューティ比ＤＤを固定しておき、出力周波数ｆＤを変化させるものであってもよい。
【００８２】
その他、上記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８３】
１００・・・パルス点灯ＬＥＤ照明装置
４・・・外来光検出部
３，２ａ・・・ＬＥＤ
５・・・効果発現部
９・・・立ち上がりエッジ検出回路
１０・・・立ち下りエッジ検出回路
１２・・・周波数記憶回路
１３・・・デューティ比記憶回路
１４・・・設定処理回路
１５・・・制御信号生成回路
ｆ０・・・外来光の周波数（検出周波数）
Ｄ０・・・外来光のデューティ比（検出デューティ比）
Ｒｅ・・・立ち上がりエッジ
Ｆｅ・・・立ち下りエッジ
Ｌｍｉｎ・・・所定レベル
ｆ１・・・最小周波数
ｆ２・・・最大周波数
Ｄ１・・・最小デューティ比
Ｄ２・・・最大デューティ比
ｆＤ・・・出力周波数
ＤＤ・・・出力デューティ比
Ｃｄ・・・駆動電流
Ｓｃｎｔ・・・発光制御信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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