(57)【要約】【課題】幾つかの異なる光源から構成される照明装置を提供する。【解決手段】本発明は、異なるスペクトル（Ｓｉ（λ））を有する少なくとも３つの光源（Ｌｉ）のセットを備えた照明装置を構成する方法であって、セットの光源の各々の強度（φｉ）を、基準スペクトル（ＳＲ（λ））と、セットの各々の光源（Ｌｉ）の強度（φｉ）で加重したスペクトルＳｉ（λ））の和によって決定される合成スペクトル（ＳＳ（λ））との間の距離を最小にすることによって自動的に決定する。【選択図】図４
2019501509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なるスペクトル（Ｓｉ（λ））を有する少なくとも３つの光源（Ｌｉ）のセットを備えた照明装置を構成する方法であって、前記セットの前記光源の各々の強度（φｉ）を、基準スペクトル（ＳＲ（λ））と、前記セットの各々の光源（Ｌｉ）の前記強度（φｉ）で加重した前記スペクトルＳｉ（λ））の和によって決定される合成スペクトル（ＳＳ（λ））との間の距離を最小にすることによって自動的に決定するステップを含み、前記距離は、前記基準スペクトルに対応する知覚（ＰＲ、ｊ（λ））と、前記合成スペクトルに対応する知覚（Ｐｊ（λ））との間で計算され、前記知覚は、所与の観測器の検知器（ｊ）のセットの上に存在するとみなされる、構成方法。
【請求項２】
前記基準スペクトルは太陽スペクトルである、請求項１記載の構成方法。
【請求項３】
前記所与の観測器は人の目である、請求項１又は２に記載の構成方法。
【請求項４】
前記知覚は、前記スペクトルと、前記検知器の各々に関連する感度（σｊ（λ））との積によって決定される、請求項１から３のいずれか一項に記載の構成方法。
【請求項５】
前記合成スペクトルの前記知覚は、次式
【数１】
2019501509.tif 000010
によって与えられ、
−  前記基準スペクトルの知覚は、次式
【数２】
2019501509.tif 000011
によって与えられ、
λは波長を表す、
請求項４に記載の構成方法。
【請求項６】
前記距離は最小二乗法によって最小化される、請求項１から５のいずれか一項に記載の構成方法。
【請求項７】
前記光源はＬＥＤである、請求項１から６のいずれか一項に記載の構成方法。
【請求項８】
異なるスペクトル（Ｓｉ（λ））を有する少なくとも３つの光源（Ｌｉ）のセットを含み、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法を用いて強度が個々に構成される、照明装置。
【請求項９】
前記光源が単一電球の内部で組み合わされる照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は幾つかの異なる光源から構成される照明装置に関する。より具体的には、本発明は、これらの光源の各々の強度を、知覚される基準スペクトルに近づけるように、構成することに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの光源が市販されている。各々は、光源及び光スペクトルによって特徴付けられ、非常に多くの場合、その色温度は、白熱電球の発光スペクトルに類似した可視光範囲において発光スペクトルを与えることになる１５００〜１００００Ｋの間に加熱された黒体に関連してモデル化される。
【０００３】
これらの既存の光源は広い選択範囲をユーザに提供するが、所与の基準スペクトルに対して市販の光源が存在する保証がないので、選択は不完全である。さらに、これらの光源は固定的なものであり、基準スペクトルを与えるように構成することはできない。より重要な理由により、必要な基準スペクトルを得るために、周囲の比色状況を考慮に入れて市販の光源を構成することは不可能である。
【０００４】
例えば、必要な基準スペクトルは太陽スペクトルであり得る。その場合我々は、人の目が太陽光に照射される物体であると考えるとき、演色評価数ＣＲＩ（ｃｏｌｏｕｒ  ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ  ｉｎｄｅｘ）が最大となるように定める。光源は高いＣＲＩ値を達成することができるが、全てのテクノロジーは使用しない、従って、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ、発光ダイオード）は、通常、最も広くは６５の程度のＣＲＩ値を達成するが、８５を超えることは稀である。
【０００５】
さらに、第３の光源が存在する場合、十分に高いＣＲＩを有する全体的スペクトルを得るように主光源を適合させることはもはや不可能である。
【０００６】
従って、この状況を改善することを試みるための多くの理由が存在する。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、上記の不利益を少なくとも部分的に軽減する照明装置を構成する方法を提供することである。
【０００８】
このことを達成するために、本発明は、異なるスペクトルＳｉ（λ）を有する少なくとも３つの光源のセットを含む照明装置を構成する方法であって、前記セットの光源の各々の強度φｉを、基準スペクトルＳＲ（λ）と、前記セットの各々の光源のスペクトルＳｉ（λ）の前記強度φｉで加重された和によって決定される合成スペクトルＳＳ（λ）と、の間の距離を最小にすることによって、自動的に決定するステップを含む。
【０００９】
好ましい実施形態により、本発明は、別々に、又は互いに部分的に組み合わせて、又は互いに全てを組み合わせて用いることができる以下の特徴の１つ又は幾つかを含む。
−  前記基準スペクトルに対応する知覚ＰＲ、ｊ（λ）と、前記合成スペクトルに対応する知覚Ｐｊ（λ）との間の距離が計算され、前記知覚は、所与の観測器の検知器のセットの上に存在するとみなされ、
−  基準スペクトルは太陽スペクトルに対応し、
−  所与の観測器は人の目であり、
−  知覚は、前記検知器の各々に関連する前記スペクトルと感度σｊ（λ）との積によって決定され、
−  合成スペクトルの知覚は、次式で与えられ、
【００１０】
【数１】
2019501509.tif 000003
【００１１】
−  基準スペクトルの知覚は、次式で与えられ、
【００１２】
【数２】
2019501509.tif 000004
【００１３】
ここで、λは波長を表し、
−  前記距離は最小二乗法を用いて最小化され、
−  光源はＬＥＤである。
【００１４】
本発明の別の目的は、上述と同様の方法によって個々に構成された異なるスペクトル及び強度を有する少なくとも３つの光源の１つのセットを備えた照明装置に関する。
【００１５】
光源は、単一電球の中で組み合わされることができる。
【００１６】
従って、本発明は、異なる光源を賢明に組み合わせることによって光スペクトルを、個々のスペクトルの組み合わせが必要な基準スペクトルをもたらす又はその等価物が観測装置によって見られるように、制御することを可能にする。
【００１７】
本発明の他の特性及び利点は、一例として与えられる本発明の好ましい実施形態の説明を、添付の図面を参照しながら読んだ後に明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態による照明装置の一例を図式的に表す。
【図２】本発明の別の実施形態による照明装置の別の例を図式的に表す。
【図３】３つのタイプの検知器である人の目の中の錐体のスペクトル感度を図式的に表す。
【図４】基準スペクトルと、本発明の一実施形態により構成された照明装置の合成スペクトルとの比較を図式的に表す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明により、構成される照明装置は、異なるスペクトルを有する少なくとも３つの光源のセットを備える。
【００２０】
本発明は、３つの光源のセットの決定には関連せず、光源の所与のセットから出発して最良の構成、換言すればセット内の光源の各々の能力又は強度、を決定することを目的とする。
【００２１】
光源は、具体的に特定の演色のため、又は全く単純に入手可能なものを選択することができる。照明装置にはより多くの光源を使用することができ、幾つかは等価な又は非常に類似したスペクトルを有することができるが、少なくとも３つの光源は、より良い性能を得ることができるように、十分に異なるスペクトルを有することが重要である。
【００２２】
光源を制御するために、それらの強度を個々に構成することができるように制御デバイスを用いることが可能であるはずである。後で分かるように、光源の各々の強度の優れた構成は、照明装置を最小の余裕で基準スペクトル（又は設定値）に近づける手段を提供する。
【００２３】
照明装置は、異なる手法で実施することができる。
【００２４】
図１は、空間に分布した独立な光源Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を配置することから成る第１の実施形態を示し、その中で、光スペクトルが基準スペクトルに最も近くなる重なり区域Ｚを生成するようにビームが配向される。
【００２５】
図２は、照明装置が、異なる光源Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を互いに固定する剛性又は非剛性構造体Ｌから構成される、第２の実施形態を示す。構造体Ｌは、各々の光源の光ビームを、光スペクトルが基準スペクトルに最も近くなる最大の可能な重なり区域Ｚを生成するように、配向する。
【００２６】
別の実施形態において、光源は単一電球の中で組み合わせられる。それゆえに、異なる光源の重なり区域は非常に大きい。
【００２７】
光源を実施するために異なる技術を用いることができる。特に発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用することができる。
【００２８】
各々の光源Ｌｉは強度φｉ及びスペクトルＳｉ（λ）によって特徴付けることができ、ここでλは波長を表す。
【００２９】
従って、ｎ個の光源Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、．．．Ｌｉ、．．．Ｌｎ、で構成される照明装置の合成スペクトルＳＳ（λ）は、これらの光源の各々のスペクトルＳｉ（λ）をそれらの強度φｉで加重した和として書くことができる。従って、次式のように書くことができる。
【００３０】
【数３】
2019501509.tif 000005
【００３１】
観測器の感度曲線σｊ（λ）が波長λの関数としても定められる。観測器は、典型的には、チャネルのセットを定める検知器のセットで構成される。従って、観測器とみなされる人の目は、各々の群がその特有の感度曲線σｊ（λ）を有する、検知器の群ｊののセットを有する。
【００３２】
これは、特にデジタル・センサの場合である。
【００３３】
従って、観測器のチャネルｊの上の知覚Ｐｊは、次式によって定めることができる。
【００３４】
【数４】
2019501509.tif 000006
【００３５】
本発明は、基準スペクトルＳＲ（λ）と合成スペクトルＳＳ（λ）との間の距離を最小にすることを目指す。距離ｄ（λ）＝ｄ（ＳＲ（λ）、ＳＳ（λ））を最小にすることは、強度φｉの最良の組み合わせを決定することからなり、ここでｉ∈［１、ｎ］であり、ｎは光源の数である。
【００３６】
一実施形態により、距離は、基準スペクトルに対応する知覚ＰＲ、ｊと、所与の観測器に対する合成スペクトルに対応する知覚Ｐｊとの間の距離である。
【００３７】
【数５】
2019501509.tif 000007
【００３８】
従って、この距離は全体的に、換言すれば全てのチャネルｊに対して、考えることができる。この距離は、パラメータ空間φｉ内のユークリッドの距離とすることができる。この場合、問題は、強度のセット｛φ１、φ２、φ３．．．｝の探索から成る。
【００３９】
換言すれば、目的は、次の関数を最小化することである。
【００４０】
【数６】
2019501509.tif 000008
【００４１】
そのような最適化問題を解くために、異なる技法を用いることができるが、本発明はいずれの特定の方法にも依存しない。例えば、最小二乗法を用いることができる。
【００４２】
基準スペクトルは太陽スペクトルとすることができる。観測器は人の目とすることができる。この場合、本発明はＣＲＩ（演色評価数）を最大化することができる。
【００４３】
図３は、３つのタイプの検知器である、色の感覚を与える人の目の中の錐体、のスペクトル感度を示す。これらの検知器は、それぞれ、赤色、緑色及び青色のための３つのチャネル、Ｒ、Ｖ、Ｂに対応し、図中の３つの曲線を与える３つの感度σＲ（λ）、σＶ（λ）、σＢ（λ）に関連する。図中の尺度は対数尺度である。
【００４４】
第１に赤及び緑の錐体と第２に青の錐体とのスペクトル範囲は非常に異なっていることに留意することができる。青の錐体のスペクトル範囲における違いは、演色に対して遥かに小さい効果を有する。本発明の一実施形態により、この情報はそれゆえに、全体的知覚ＰＳ（λ）を決定するのに用いることができる。
【００４５】
図４に示される例において、３つの光源、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、それぞれ、１００００Ｋ、４５００Ｋ及び３０００Ｋの色温度によって特徴付けられるスペクトルを有するように選択されている。
【００４６】
本発明によるこの方法は、これらの光源で構成される装置を、相対強度を決定することによって構成するのに用いることができる。
【００４７】
多数の点は、基準スペクトル、例えば太陽スペクトルの計測値を表し、曲線Ｃは、目の感度を考慮に入れた本発明による方法によって強度が構成された光源Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の組み合わせを表す。
【００４８】
図３に示されるように、人の目の特性、特に青色検知器のより低い感度が考慮に入れられたことを理解することができる。検知チャネルの感度を考慮に入れることは、その用途が良好なＣＲＩを保証することを目的とする場合には重要である。
【００４９】
以下の表は、本発明の一実施形態によって得られた実験結果を示す。
【００５０】
【表１】
2019501509.tif 000009
【００５１】
これらの結果は、装置の軸から４０°の角度においても、結果が安定したままであることを示す。
【００５２】
これら４つの試験照明装置に関する平均ＣＲＩは、９６．７０であり、これは最新技術において知られている解決策と比べて優れた結果である。
【００５３】
さらに、単一のＬＥＤの中で３色のＬＥＤを組み合わせる最新技術による「白色」ＬＥＤとは異なり、本発明による照明装置は、角度開口を個々に調節することができる数個の光源を組み合わせる。従って、各々の光源によって照明される視野の空間的重なりを最適にすることができる（最新技術において知られている白色ＬＥＤのためには妥協が必要になるが）。
【００５４】
本発明による方法はこのことを、基準スペクトルの演色に等価な演色をシミュレートするように、基本的な光源の最良の組み合わせによって、確定的に定めることができる。この原理は、ＣＲＩの最適化のためのプランクの法則に従って定められる３つの光源を用いて理論的に確証された。ＬＥＤの場合に移行すると、９６より大きいＣＲＩの計測値が、本手法の妥当性を論証する。明らかに、本明細書において３つのＬＥＤを用いて確証された原理は、多数の光源に一般化することができる。
【００５５】
明らかに、本発明は、本明細書で記述され表された例及び実施形態に限定されず、当業者であれば到達することができる多くの変形を利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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