(57)【要約】【課題】人間の生体リズムに与える影響を考慮し、且つ所定の目的に適した輝度の照明を行うことができる照明装置及び照明装置の制御方法を提供する。【解決手段】光源１０と、人間の脳波の周波数のいずれかに一致して設定された揺らぎ周波数についての１／ｆパワースペクトルを用いて決定される揺らぎの大きさを輝度の変化幅として、揺らぎ周波数で光源１０の輝度を変化幅で変化させる輝度制御装置２０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
人間の脳波の周波数のいずれかに一致して設定された揺らぎ周波数についての１／ｆパワースペクトルを用いて決定される揺らぎの大きさを輝度の変化幅として、前記揺らぎ周波数で前記光源の輝度を前記変化幅で変化させる輝度制御装置と
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記輝度制御装置が、
前記１／ｆパワースペクトルを用いて決定される前記揺らぎの大きさを、前記輝度の変化幅として設定する輝度設定装置と、
前記揺らぎ周波数で前記光源の輝度を設定された前記変化幅で変化させる光源制御装置と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
複数の前記揺らぎ周波数について前記１／ｆパワースペクトルを用いてそれぞれ決定された前記輝度の変化幅を、前記揺らぎ周波数と対応させて記憶する記憶装置を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記輝度制御装置が、前記揺らぎ周波数として設定された前記脳波の周波数範囲内で、前記揺らぎ周波数を変化させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記脳波の周波数範囲において、前記揺らぎ周波数を、先ず低周波から高周波に変化させ、次に高周波から低周波に変化させることを、周期的に繰り返すことを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記輝度制御装置が、
複数の期間に対してそれぞれ設定された前記揺らぎ周波数についての前記１／ｆパワースペクトルを用いて決定される揺らぎの大きさを前記複数の期間それぞれにおける輝度の変化幅として、
前記複数の期間それぞれにおいて前記揺らぎ周波数で前記光源の輝度を前記変化幅で変化させながら、前記複数の期間に渡って前記光源の輝度を変化させる
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記複数の期間に渡って前記光源の平均輝度が一定であり、最低揺らぎ周波数の揺らぎの大きさが前記平均輝度の１〜２５％であることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記光源が、発光ダイオード又は有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
脳波の周波数のいずれかに一致して揺らぎ周波数を設定するステップと、
前記揺らぎ周波数についての１／ｆパワースペクトルを用いて決定される揺らぎの大きさを、光源の輝度の変化幅として設定するステップと、
前記揺らぎ周波数で前記光源の輝度を前記変化幅で変化させるステップと
を含むことを特徴とする照明装置の制御方法。
【請求項１０】
前記揺らぎ周波数として設定された前記脳波の周波数範囲内で、前記揺らぎ周波数を変化させることを特徴とする請求項９に記載の照明装置の制御方法。
【請求項１１】
前記脳波の周波数範囲において、前記揺らぎ周波数を、先ず低周波から高周波に変化させ、次に高周波から低周波に変化させることを、周期的に繰り返すことを特徴とする請求項１０に記載の照明装置の制御方法。
【請求項１２】
複数の期間に対してそれぞれ前記揺らぎ周波数を設定し、
前記揺らぎ周波数についての前記１／ｆパワースペクトルを用いて決定される揺らぎの大きさを前記複数の期間それぞれにおける輝度の変化幅とし、
前記複数の期間それぞれにおいて前記揺らぎ周波数で前記光源の輝度を前記変化幅で変化させながら、前記複数の期間に渡って前記光源の輝度を変化させる
ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の照明装置の制御方法。
【請求項１３】
前記複数の期間に渡って、前記光源の平均輝度を一定にすることを特徴とする請求項１２に記載の照明装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間の生体リズムに与える影響を考慮した照明装置及び照明装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間が心地よいと感じるように光源の明滅を設定する照明装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、状況に応じて人間に好適な照明状態は異なる。例えば、人間をリラックスした状態に導く照明装置は、オフィスなどの仕事環境向けの照明装置としては不適当である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２７０５３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記問題点に鑑み、本発明は、人間の生体リズムに与える影響を考慮し、且つ所定の目的に適した輝度の照明を行うことができる照明装置及び照明装置の制御方法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】
【０００５】
本発明の一態様によれば、（イ）光源と、（ロ）人間の脳波の周波数のいずれかに一致して設定された揺らぎ周波数についての１／ｆパワースペクトルを用いて決定される揺らぎの大きさを輝度の変化幅として、揺らぎ周波数で光源の輝度を変化幅で変化させる輝度制御装置とを備える照明装置が提供される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、（イ）脳波の周波数のいずれかに一致して揺らぎ周波数を設定するステップと、（ロ）揺らぎ周波数についての１／ｆパワースペクトルを用いて決定される揺らぎの大きさを光源の輝度の変化幅として設定するステップと、（ハ）揺らぎ周波数で光源の輝度を変化幅で変化させるステップとを含む照明装置の制御方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、人間の生体リズムに与える影響を考慮し、且つ所定の目的に適した輝度の照明を行うことができる照明装置及び照明装置の制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る照明装置の構成を示す模式図である。
【図２】揺らぎ周波数と１／ｆパワースペクトルを用いて決定される揺らぎの大きさとの関係を示すグラフである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る照明装置による光源の輝度の制御例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る照明装置の構成を示す模式図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の変形例に係る照明装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。又、以下に示す第１及び第２の実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る照明装置１は、図１に示すように、光源１０と、人間の脳波の周波数のいずれかに一致して設定された揺らぎ周波数についての１／ｆパワースペクトルを用いて決定される揺らぎの大きさを輝度の変化幅として、揺らぎ周波数で光源１０の輝度を変化幅で変化させる輝度制御装置２０とを備える。図１に示したように、輝度制御装置２０は、輝度設定装置２１と光源制御装置２２とを備える。輝度設定装置２１は、１／ｆパワースペクトルを用いて決定される揺らぎの大きさを、輝度の変化幅として設定する。光源制御装置２２は、揺らぎ周波数で光源１０の輝度を設定された変化幅で変化させる。
【００１１】
人間の脳波の周波数と生体リズムには、以下の関係がある。
【００１２】
（１）δ波（１〜３Ｈｚ）：無意識、熟睡しているときの脳波。
【００１３】
（２）θ波（４〜７Ｈｚ）：瞑想、ひらめき、まどろみ、浅い眠りのときの脳波。
【００１４】
（３）α波（８〜１３Ｈｚ）：集中、リラックス、心身ともに安らいでいるときの脳波。
【００１５】
（４）β波（１４〜３０Ｈｚ）：心配、緊張状態、一般的に日常生活をしているときの脳波。
【００１６】
（５）γ波（３０Ｈｚ以上）：怒りや興奮状態の脳波。
【００１７】
また、上記とは別に、人間が心地よいと感じる自然界に存在するリズムとして、１／ｆ揺らぎがある。１／ｆ揺らぎのパワースペクトルを図２に示す。１／ｆ揺らぎのパワースペクトルでは、周波数ｆが大きいほど、揺らぎの大きさＡが小さくなる反比例の関係がある。心地よい風や名曲といわれるものには、この１／ｆ揺らぎが含まれている。
【００１８】
人間は、脳波の周波数に近い外的刺激を受けると、その周波数に見合った生体リズムに誘導されることがわかってきた。図１に示した照明装置１は、脳波の周波数を用いて設定された揺らぎで光を人間に照射することにより、積極的に生体リズムを制御する。更に、照明装置１は、光の輝度の変化幅（振幅）を輝度の揺らぎ周波数の１／ｆパワースペクトルに基づいて変化させることにより、生体リズムの制御効果をより大きくする。
【００１９】
照明装置１においては、目的に応じて輝度の揺らぎ周波数を任意に設定できる。このため、用途や場所を選ばない照明装置として照明装置１を使用できる。つまり、照明装置１を配置した室内及び屋外において、時間や目的に応じて、例えば以下のような揺らぎ周波数で、光源１０の輝度が輝度制御装置２０により制御される。即ち、
（ａ）睡眠導入時：δ波（１〜３Ｈｚ）乃至θ波（４〜７Ｈｚ）の周波数で輝度が揺らぐように、光源１０が制御される。
【００２０】
（ｂ）作業、勉強、仕事中：α波（８〜１３Ｈｚ）乃至β波（１４〜３０Ｈｚ）の周波数で輝度が揺らぐように、光源１０が制御される。
【００２１】
（ｃ）リラックス時：θ波（４〜７Ｈｚ）乃至α波（８〜１３Ｈｚ）の周波数で輝度が揺らぐように、光源１０が制御される。
【００２２】
（ｄ）起床時（覚醒時）：β波（１４〜３０Ｈｚ）の周波数で輝度が揺らぐように、光源１０が制御される。
【００２３】
以下に、図３を参照して、照明装置１における光源１０の輝度の制御方法を説明する。図３は、時刻ｔ０〜ｔ１までの期間Ｔ１では揺らぎ周波数ｆ１に、時刻ｔ１〜ｔ２までの期間Ｔ２では揺らぎ周波数ｆ２に、光源１０の輝度の揺らぎ周波数が設定されている場合を示す。ここで、ｆ１＜ｆ２である。つまり、揺らぎ周波数ｆ１が、設定された揺らぎ周波数のうちの最低の揺らぎ周波数（以下において、「最低揺らぎ周波数」という。）である。
【００２４】
先ず、光源１０の平均輝度Ｌａを設定する。平均輝度Ｌａは任意に設定可能であり、職場環境や家庭での生活環境などに応じて設定される。平均輝度Ｌａは、光源１０の輝度が制御される全期間を通して一定である。
【００２５】
次に、輝度制御装置２０は、揺らぎ周波数ｆ１、ｆ２について、図２に示した１／ｆパワースペクトルを用いてそれぞれ揺らぎの大きさＡ１、Ａ２を設定する。具体的には、揺らぎ周波数ｆ１、ｆ２のうち、最低揺らぎ周波数である揺らぎ周波数ｆ１の揺らぎの大きさＡ１が平均輝度Ｌａの１〜２５％になるように、揺らぎの大きさＡ１が決定される。これにより、図２に示した１／ｆ揺らぎのパワースペクトルの特性が決定し、他の揺らぎ周波数の揺らぎの大きさが、揺らぎの大きさＡ１に対して相対的に定まる。このようにして、揺らぎ周波数ｆ２の揺らぎの大きさＡ２が定まる。
【００２６】
輝度制御装置２０は、期間Ｔ１においては、輝度の揺らぎの大きさ（変化幅）がＡ１で、且つ揺らぎ周波数ｆ１で輝度が揺らぐように、光源１０の輝度を制御する。そして、期間Ｔ２においては、輝度の揺らぎの大きさ（変化幅）がＡ２で、且つ揺らぎ周波数ｆ２で輝度が揺らぐように、光源１０の輝度が制御される。
【００２７】
ユーザは、輝度制御装置２０に備わる入力手段によって、ユーザが所定の目的のために選択した揺らぎ周波数と、その揺らぎ周波数で光源１０の輝度を変化させたい期間を、輝度制御装置２０に設定することができる。或いは、外部の入力装置から指令信号によって、揺らぎ周波数と期間を輝度制御装置２０に設定してもよい。
【００２８】
揺らぎ周波数を設定する期間は、人間の生活時間に合わせて規定することができる。例えば、早朝から夜にかけて、主として人間が活発に活動する時間範囲では、α波（８〜１３Ｈｚ）の周波数で光源１０の輝度を変化させる。夜から就寝前にかけては、θ波（４〜７Ｈｚ）からδ波（１〜３Ｈｚ）に周波数を変えながら、光源１０の輝度を変化させる。特に就寝前やリラックスしたい場合には、輝度をθ波、δ波の１／ｆ2特性を用いて変化させる。
【００２９】
上記のように、脳波の周波数はそれぞれ一定の周波数範囲を有する。揺らぎ周波数は、揺らぎ周波数が設定された期間内で固定であってもよいし、目的の脳波の周波数範囲内で変化させてもよい。例えば、δ波（１〜３Ｈｚ）の周波数を揺らぎ周波数として設定した場合に、１〜３Ｈｚの範囲で揺らぎ周波数を変化させてもよい。このとき、揺らぎ周波数の変化に応じて、揺らぎの大きさを変化させる。
【００３０】
上記のように所定の脳波の周波数範囲内で揺らぎ周波数を変化させる場合、先ず低周波から高周波に変化させ、次に高周波から低周波に変化させ、この揺らぎ周波数の変化を周期的に繰り返す。このように揺らぎ周波数を変化させることによって、光源１０からの光を照射される人間は、輝度の揺らぎ周波数の変化が自然であると感じることができる。
【００３１】
人間は無意識であっても、同一のリズムの環境に長時間さらされると刺激を感じなくなってしまう。昼間、夜間、通常生活時とリラックスしたいときの各条件内では、周波数を間欠または連続的に変化させることにより、１／ｆ揺らぎの効果を持続できる。
【００３２】
なお、輝度の揺らぎは正弦波で行うことが好ましい。パルス幅変調（ＰＷＭ）のような矩形波に近い揺らぎにすると、脳波の周波数帯ではちらつきとして人間に認識され、不快感が生じてしまう。
【００３３】
また、輝度の揺らぎを制御する際に、輝度の下限がゼロになると、明暗のコントラストが強調される。この場合、たとえ生体リズムに合わせた揺らぎ周波数であっても、心理的に不快感を誘発する。このため、上記のように、最低揺らぎ周波数ｆ１の揺らぎの大きさＡ１が、平均輝度Ｌａの１〜２５％になるように設定される。このように揺らぎの大きさを設定することによって、光源１０の輝度の揺らぎの下限（最低輝度）はゼロにならない。その結果、照明装置１によれば、光の明暗による不快感を誘発することはない。
【００３４】
上記では、揺らぎ周波数が設定された期間が２つである場合を説明した。しかし、特定の目的のために１つの揺らぎ周波数のみが設定され、この目的の揺らぎ周波数の範囲でのみ、光源１０の輝度を変化させてもよい。例えば、家庭でくつろぐ場合のみの使用であれば、α波の周波数を揺らぎ周波数として、光源１０の輝度を変化幅で変化させる。このとき、設定された揺らぎ周波数の下限を最低揺らぎ周波数として、１／ｆパワースペクトルが定まる。例えばα波の周波数を揺らぎ周波数とした場合は、最低揺らぎ周波数は８Ｈｚとする。
【００３５】
或いは、揺らぎ周波数が設定された期間が３つ以上であってもよい。例えば、人間の生活リズムに対応させて、複数の期間に対してそれぞれ揺らぎ周波数を設定する。また、目的の平均輝度をユーザが設定することで、これらの動作を自動的に処理する構成としてもよい。
【００３６】
複数の揺らぎ周波数が設定された場合、輝度制御装置２０は、設定された各揺らぎ周波数についての１／ｆパワースペクトルを用いて決定される揺らぎの大きさを、複数の期間それぞれにおける輝度の変化幅とする。そして、複数の期間それぞれにおいて設定された揺らぎ周波数及び決定された変化幅で、複数の期間に渡って光源１０の輝度を変化させる。なお、各期間に対してそれぞれ設定された揺らぎ周波数のうち、最低の周波数を最低揺らぎ周波数として、各期間の輝度の変化幅が決定される。
【００３７】
例えば、上記に説明した（ａ）睡眠導入時に好適なδ波（１〜３Ｈｚ）乃至θ波（４〜７Ｈｚ）、（ｂ）作業、勉強、仕事中に好適なα波（８〜１３Ｈｚ）乃至β波（１４〜３０Ｈｚ）、（ｃ）リラックス時に好適なθ波（４〜７Ｈｚ）乃至α波（８〜１３Ｈｚ）、（ｄ）起床時（覚醒時）に好適なβ波（１４〜３０Ｈｚ）をそれぞれ一定期間の揺らぎ周波数として設定する。そして、これらの揺らぎ周波数が設定された各期間を人間の１日の生活リズムに合わせて組み合わせて、光源１０の輝度の揺らぎを制御する。
【００３８】
なお、図３に例示したように、輝度制御装置２０は、設定された揺らぎ周波数が互いに異なる複数の期間に渡って平均輝度Ｌａが一定であるように、光源１０を制御する。揺らぎ周波数が変化しても平均輝度Ｌａが常に一定であることにより、人間は脳波の周波数に準じた１／ｆ揺らぎのみを感じ取れる。このとき、最低揺らぎ周波数の揺らぎの大きさが平均輝度Ｌａの１〜２５％であることが好ましい。
【００３９】
一方、平均輝度を可変にすると、平均輝度の揺らぎに１／ｆ揺らぎが重畳することになる。その結果、１／ｆ揺らぎが認識され難いばかりでなく、平均輝度の揺らぎは１／ｆ揺らぎより低周波側になるため、例えばδ波とα波が混在する。これにより、所定の脳波の周波数に近い外的刺激を受けることによってその周波数に見合った生体リズムに誘導するという効果を得ることができない。
【００４０】
周波数や輝度の変化を連続的に行うために、周波数特性に優れ、色温度などの色度が変化しない光源が、光源１０に適している。また、例えば駆動電流制御によって光源の輝度を調整する場合には、駆動電流−輝度特性が線形関係にあることが好ましい。したがって、光源１０には、蛍光灯や白熱電球よりも、発光ダイオード（ＬＥＤ）や有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）素子が好適である。
【００４１】
また、演色性の高いＬＥＤや有機ＥＬ素子を光源１０に用いることにより、視認性の省エネルギー効果の高い照明装置１を実現できる。
【００４２】
上記のように、本発明の実施形態に係る照明装置１では、単に１／ｆ揺らぎに合わせて光源１０を制御するだけではなく、光源１０の平均輝度、最低輝度、輝度の変化幅が制御される。
【００４３】
以上に説明したように、本発明の第１の実施形態に係る照明装置１では、人間の脳波の周波数のいずれかに一致させた揺らぎ周波数で光源１０の輝度を変化させ、且つ、輝度の変化幅を揺らぎ周波数の１／ｆパワースペクトルを用いて決定する。このため、照明装置１によれば、目的に合わせて脳波の周波数を設定することにより、人間の生体リズムに与える影響を考慮し、且つ所定の目的に適した輝度の照明を行うことができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る照明装置１は、図４に示すように、複数の揺らぎ周波数について１／ｆパワースペクトルを用いてそれぞれ設定された輝度の変化幅を、揺らぎ周波数と対応させて記憶する記憶装置３０を更に備える。
【００４５】
図４に示した照明装置１によれば、人間の脳波の周波数のいずれかに一致して揺らぎ周波数を設定する毎に、輝度制御装置２０によって１／ｆパワースペクトルを用いて輝度の変化幅を設定する必要がない。つまり、任意の目的に合わせて揺らぎ周波数をユーザが設定することにより、輝度制御装置２０が、その目的にあった揺らぎ周波数についての１／ｆパワースペクトルを用いて予め記憶された揺らぎの大きさを、輝度の変化幅として記憶装置３０から読み出す。輝度制御装置２０は、設定された揺らぎ周波数、及び記憶装置３０から読み出された輝度の変化幅に応じて、光源１０の輝度を制御する。したがって、図４に示した照明装置１によれば、揺らぎ周波数が設定される毎に輝度の変化幅を決定する必要がない。このため、輝度の変化幅の決定に必要な時間を短縮できる。
【００４６】
なお、ユーザによって設定された揺らぎ周波数に対応する輝度の変化幅が記憶装置３０に記憶されていない場合は、輝度制御装置２０の輝度設定装置２１が、設定された揺らぎ周波数についての１／ｆパワースペクトルを用いて、輝度の変化幅を決定する。新たに設定された揺らぎ周波数及び輝度の変化幅は、記憶装置３０に記憶される。
【００４７】
また、輝度設定装置２１によって輝度の変化幅を決定する必要がない場合には、図５に示すように、輝度制御装置２０が輝度設定装置２１を備えなくてもよい。図５に示した照明装置１によれば、照明装置の小型化、省エネルギー化を実現できる。
【００４８】
他は、第１の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。
【００４９】
上記のように、本発明は第１及び第２の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。つまり、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００５０】
１…照明装置
１０…光源
２０…輝度制御装置
２１…輝度設定装置
２２…光源制御装置
３０…記憶装置
【図１】
2011258342.tif 000003
【図２】
2011258342.tif 000004
【図３】
2011258342.tif 000005
【図４】
2011258342.tif 000006
【図５】
2011258342.tif 000007