(57)【要約】  本明細書及び特許請求の範囲には、所望の光誘起生理的刺激及び所望の光刺激を供給することが可能な光を発出する方法及びシステムを記載している。光は、いくつかの自己照射及び／又は空間照射のアプリケーションに有用な所定の第２の範囲内の光刺激を維持しながら、所定の第１の範囲内の生理的刺激を異ならせるよう制御することが可能である。例えば、装置は、別々のスペクトル特性を有する複数の発光素子に供給される駆動電流を制御するコントローラを含み得る。発出された混合光が、所望の生理的刺激及び光刺激と関連付けられるように電流の組合せが制御される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発出するシステムであって、前記光は、所望の光誘起生理的刺激及び所望の光刺激を供給し、前記システムは、
（ａ）第１の波長帯の光を発出するよう構成された１つ又は複数の第１の発光素子であって、前記１つ又は複数の第１の発光素子は１つ又は複数の第１の制御信号に反応する発光素子と、
（ｂ）第２の波長帯の光を発出するよう構成された１つ又は複数の第２の発光素子であって、前記１つ又は複数の第２の発光素子は１つ又は複数の第２の制御信号に反応する発光素子と、
（ｃ）動作するよう前記１つ又は複数の第１の発光素子及び前記１つ又は複数の第２の発光素子に結合された制御システムとを備え、前記制御システムは、所望の光誘起生理的刺激、所望の光刺激、前記第１の波長帯、及び前記第２の波長帯に基づいて前記１つ又は複数の第１の制御信号及び前記１つ又は複数の第２の制御信号を生成するよう構成されたシステム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムであって、前記生理的刺激は、ホルモン代謝、睡眠制御、サーカディアン効果、器官活動、細胞代謝及び免疫系反応を含む群から選択される１つ又は複数の生理作用を有するシステム。
【請求項３】
請求項１記載のシステムであって、前記光刺激は、色、明度、輝度、光束、強度、色相関色温度及び色度を含む群から選択されるシステム。
【請求項４】
請求項１記載のシステムであって、前記生理的刺激の変動は、約４２０ｎｍと約５００ｎｍとの間の周波数を有する光の変動する発出を含むシステム。
【請求項５】
請求項１記載のシステムであって、コントローラに１つ又は複数のフィードバック信号を供給するよう構成された１つ又は複数のセンサを更に備え、前記１つ又は複数のセンサは、温度センサ、電圧センサ、及び光センサを含む群から選択されるシステム。
【請求項６】
請求項１記載のシステムであって、前記所望の光刺激及び生理的刺激のうちの少なくとも１つが所定の値範囲内に収まるシステム。
【請求項７】
所望の光誘起生理的刺激及び所望の光刺激を供給するよう光を制御する方法であって、前記方法は、
（ａ）第１の強度で第１の波長帯を有する光を生成する工程と、
（ｂ）第２の強度で第２の波長帯を有する光を生成する工程と、
（ｃ）所望の光誘起生理的刺激及び所望の光刺激を有する混合光を生成するよう前記第１の強度及び前記第２の強度を調節する工程とを含む方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法であって、前記所望の光刺激及び生理的刺激のうちの少なくとも１つが所定の値範囲内に収まる方法。
【請求項９】
請求項７記載の方法であって、前記光の前記生理的刺激が１つ又は複数の実験的な生理的刺激モデルに応じて評価される方法。
【請求項１０】
請求項８記載の方法であって、評価は、所定の波長帯にわたり、光の重み付けされた平均スペクトル分布を測定する工程を含む方法。
【請求項１１】
請求項７記載の方法であって、前記生理的刺激は、所望の作用を達成するために、時間、持続時間及び強度のうちの１つ又は複数に関して異ならせる方法。
【請求項１２】
請求項７記載の方法であって、前記生理的刺激及び前記光刺激はほぼ同時に供給される方法。
【請求項１３】
請求項７記載の方法であって、前記生理的刺激及び前記光刺激は、前記光のほとんど知覚することができないばらつきをもたらすことにより、時間上ほぼ交互に供給される方法。
【請求項１４】
請求項７記載の方法であって、前記生理的刺激は、ホルモン代謝、睡眠制御、サーカディアン効果、器官活動、細胞代謝及び免疫系反応を含む群から選択される１つ又は複数の生理作用を有する方法。
【請求項１５】
請求項７記載の方法であって、前記光刺激は、色、明度、輝度、光束、強度、色相関色温度、色調指数、及び色度を含む群から選択される方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を使用する照射システムに関し、特に、照射をもたらし、所望の光誘起生理作用を刺激するよう構成された照射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
伝統的には、照射システムは単に、照射する（すなわち、環境の特徴、又は、直視システムの場合、照射システム自体の特徴を視覚的に認識することができるために十分な人工光を供給する）ために使用されている。光は、生命体の特定の生理機能に影響を及ぼし、いくつかの生理作用をもたらし得る（例えば、全ての内容を本明細書及び特許請求の範囲に援用する、Ｆｉｇｕｅｉｒｏによる「Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｍａｔｔｅｒｓ，  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ３６（５），  １５−１７，  ２００６」、Ｆｉｇｕｅｉｒｏらによる「Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｄｄｉｔｉｖｉｔｙ  ｆａｉｌｕｒｅ  ｉｎ  ｈｕｍａｎ  ｃｉｒｃａｄｉａｎ  ｐｈｏｔｏｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ，  Ｎｅｕｒｏｅｎｄｏｃｒｉｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ２６（５），  ４９３−４９８，  ２００５」、及びＦｉｇｕｅｉｒｏらによる「Ｏｒｃａｄｉａｎ  ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ  ｏｆ  ｔｗｏ  ｐｏｌｙｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｌｉｇｈｔｓ  ｉｎ  ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇ  ｈｕｍａｎ  ｎｏｃｔｕｒｎａｌ  ｍｅｌａｔｏｎｉｎ，  Ｎｅｕｒｏｓｃｉｅｎｃｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ４０６（３），  ２９３−２９７，  ２００６」（併せて、「Ｆｉｇｕｅｉｒｏ刊行物」と呼ぶ。）に開示されている）。光は、例えば、いくつかの生命体の睡眠周期及び一般代謝における変動を誘起し得る。光の特性（その量、特定の分光組成、並びに、露光のタイミング及び持続時間など）は、光誘起生理作用の強度に関する重要な合図を提示する。前述の特性は多くの場合、光誘起生理的刺激として表される。しかし、前述の生理的刺激は一般に、光以外の合図を含み得る。一日を通じた、生命体における代謝及びその作用の特定の生化学的サイクル（例えば、覚醒・睡眠サイクル、器官活動サイクル等）を示す、又はそれに県連する特定の生理作用は多くの場合、特にサーカディアン刺激として表す。
【０００３】
一般に、サーカディアン・リズムは、通常、日の自然の明暗サイクルと同期させた生理的変動及び行動的変動である。サーカディアン・リズムの変調は、不適切であるか、又は望ましくないサーカディアン・リズムである。前述の変調は、環境光への生物の露出と、その活動との関係における突然の、かつ／又は極端な変動に関係する。長期的なリズムの乱れは、脳の外側の末梢器官に対して健康上の重大な悪影響を（特に、心臓血管系疾患の発症又は悪化において）及ぼすと考えられている。体内時計と連係した治療のタイミングにより、効果がかなり増加し、薬物毒性又は副作用がかなり減少し得る。例えば、アンジオテンシン変換酵素阻害薬（ＡＣＥｉ）による適時治療により、夜間血圧を減らし、更に、左心室（逆）リモデリングに恩恵を与え得る。
【０００４】
サーカディアン・リズムの障害は、夜間活動（深夜勤の労働者）や、地理的位置が変わること（時差ボケ）に関連していることが知られている。別の一般的なタイプのサーカディアン・リズムの障害には、昼間の時間が減少する冬季の間の、鬱病などの症状によって特徴付けられる季節性情緒障害（ＳＡＤ）がある。人間や他の哺乳動物におけるサーカディアン・リズムは、網膜を露光させることにより、影響を受けるということが長く知られている。
【０００５】
よって、被験者の目又は組織を露光させることにより、サーカディアン・リズムの障害を治療するための種々の手法が開発されている。前述の手法の多くは、自然光や他の動的光状態の強度及びスペクトルを厳密にシミュレートする人工光を生成するよう構成された光源を使用する。例えば、通常の装置の１つには、コンピュータによって制御される種々の色の光源の集まりが含まれる。光源によって生成される光のスペクトル品質が測定され、コンピュータに供給され、コンピュータは次いで、所望の光状態を生成するよう光源を調節する。
【０００６】
知られている別の装置は、被験者と特定の距離だけ離間し、被験者に向けられた複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、ＬＥＤに電気的に接続され携帯型電源と、ＬＥＤの動作を変えるコントローラとを使用する。装置は、被験者が快適に装着するために十分軽量かつ小型である。前述の１つ又は複数の装置は、被験者の網膜に、被験者の血管組織に、又は同時に網膜及び血管組織に光を供給するために使用される。網膜の照射の場合、小型ＬＥＤをめがねのフレームに一体化し、被験者に光を誘導するよう配置する。血管組織の照射の場合、レンズ及びＬＥＤのアレイが、被験者の皮膚に固定されたケーシングに含まれる。
【０００７】
人間のサーカディアン・リズムや他の光依存性の体の仕組みを調節するか、又は変調させるよう構成された光源も知られている。前述の光源は、例えば、人間の目によってほぼ白色光と認識されるように、可視スペクトルにわたって分布した波長を有するスペクトル成分を備えた光を生成することが可能である。波長４６０ｎｍ付近の変則的な波長帯内の光源によって発出される光のエネルギは、人間のサーカディアン・リズムの変調を亢進又は抑制するための等しい幅の何れかの他の波長帯において発出されるエネルギとかなり異なり得る。
【０００８】
メラトニン・サイクルの位相に実質的に影響を及ぼすことなく、適切な光放射にさらすことにより、人間の被験者の敏捷性を制御することが一般に知られている。メラトニンは、人間の被験者の敏捷性を制御するために使用することが可能な睡眠ホルモンである。適切な光放射は、メラトニン抑制性放射（メラトニン・ワット／ワット）及び光出力（ルーメン／ワット）の出力割合で規定され、出力割合及び光出力は、サイクルの位相に対する所望の影響を得るよう調節される。例えば、従来の手法の１つは、色制限装置に結合された表示画面によって特徴付けられる。プログラム可能なコントローラは、特定の時点における画面上の特定の色の信号を低減させるか、又はなくすよう、電子装置と表示画面との間で信号を変える。画面上の青色をなくし、又は青色を低減させることにより、通常の睡眠サイクルを可能にするために通常の睡眠時間に先行してメラトニンの通常の生成が可能になる。
【０００９】
光源から連続的に可変光強度レベルを生成することにより、空間における被験者のサーカディアン・リズムを調節することも知られている。空間における被験者に利用可能にされる光源から出力される光は、所定の地理的位置の太陽及び月の高度、並びに、所定の地理的位置における日の選択された時間間隔にわたる時間の経過に対応して変動する制御信号に応じて制御される。
【００１０】
しかし、前述の手法の多くは、所望の生理作用を誘起することに注力するものであり、よって、照射に対する適切性は低い。例えば、Ｆｉｇｕｅｉｒｏ刊行物により、短波長の可視放射（すなわち、「青色」光）が人体のサーカディアン・リズムを同期化させる主たる役割を果たすものであることが認識され、この有利な作用を誘起するために青色光を使用することが示唆されている。残念ながら、共通の白色光源によって発出される短波長の放射の量はやや低い。よって、青色光自体は、表１に示すように、白色光よりも、人体のサーカディアン・リズムを同期化させるうえでずっと効果的である。しかし、青色光の使用により、目にみえる作業の大半にとって照射が適切でなくなってしまう。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
更に、従来のシステム及び方法は、いくつかの自己照射又は空間照射に有用な範囲内の特定の光刺激を維持しながら、所望の範囲内の生理的刺激をもたらすことは可能でない。したがって、従来の手法の欠点を解消する光刺激及び光誘起生理的刺激をもたらすための新たな方法及びシステムに対する必要性が存在している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
必要に応じて電力ワット毎にサーカディアン刺激を増加又は減少させるようスペクトル電力分布を修正することが可能な白色光源を提供することが効果的であることを本願の出願人は認識し、理解している。その場合、光源は、通常モードにおいて、高いエネルギ効率で空間照射及び／又は自己照射をもたらし、かつ、必要な場合、所望の光誘起生理作用を刺激する（例えば、人間の被験者のサーカディアン・リズムを同期化させるために最大の量の青色光を供給する）ことができ得る。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
よって、本発明の一目的は、光刺激及び生理的刺激をもたらす方法及びシステムを提供することである。本発明の局面によれば、所望の光誘起生理的刺激及び所望の光刺激をもたらす光を発出するシステムを提供する。上記システムは、第１の波長帯の光を発出するよう構成された１つ又は複数の第１の発光素子であって、１つ又は複数の第１の発光素子が１つ又は複数の第１の制御信号に反応する発光素子と、第２の波長帯の光を発出するよう構成された１つ又は複数の第２の発光素子であって、１つ又は複数の第２の発光素子が１つ又は複数の第２の制御信号に反応する発光素子と、動作するよう１つ又は複数の第１の発光素子及び１つ又は複数の第２の発光素子に結合された制御システムとを備え、制御システムは、所望の光誘起生理的刺激、所望の光刺激、第１の波長帯、及び第２の波長帯に基づいて１つ又は複数の第１の制御信号及び１つ又は複数の第２の制御信号を生成するよう構成される。生理的刺激の変動は、約４２０ｎｍと約５００ｎｍとの間の周波数を有する光の変動する発出を含み得る。種々の実施例では、所望の光刺激及び生理的刺激は、所望の限度を超えないか、又は所定の値の範囲内に収まる。
【００１５】
本発明の別の局面によれば、所望の光誘起生理的刺激及び所望の光刺激をもたらすよう光を制御する方法を提供する。上記方法は、第１の強度で第１の波長帯を有する光を生成する工程と、第２の強度で第２の波長帯を有する光を生成する工程と、所望の光誘起生理的刺激及び所望の光刺激を有する混合光を生成するよう第１の強度及び第２の強度を調節する工程とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】色覚のストックマン錐体分光感度を示す図である。
【図２】標準的な人間の観察者の無彩色反応、並びに、赤色・緑色及び青色・黄色のクロマティック・バレンスを示す通常の反対過程グラフである。
【図３】人間の目の無彩色明所視効果曲線Ｖλと比較したスペクトル分解生理的刺激を示す図である。
【図４】本発明の実施例による、システムのアーキテクチャを示すブロック図である。
【図５】波長の関数として、人間の目の一般的に知られた代表的な明所視及び暗所視の統計的平均無彩色反応を示す図である。
【図６】所望の色度を得るための別々の発光素子の組の混合を示すＣＩＥ色度図の一部分を示す図である。
【図７】本発明の実施例による、光刺激及び生理的刺激をもたらすシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
添付図面では、同じ参照符号は概ね、別々の図を通じて同じ部分を表す。更に、添付図面は、必ずしも縮尺通りに描かれず、その代わりに、本発明の原理を例証することが強調される。
【実施例】
【００１８】
別途明記しない限り、本明細書及び特許請求の範囲記載の科学技術用語は全て、本発明が属する技術分野における当業者によって一般に理解される意味と同じ意味を有する。特に、「発光素子」（ＬＥＥ）の語は、例えば、その両端間に電位差を印加するか、又はそれを通して電流を流すことによって励起させると、電磁スペクトルの領域、又は領域の組合せ（例えば、可視領域、赤外線領域及び／又は紫外線領域）において放射を発出するデバイスを定義するために使用される。したがって、発光素子は、単色光、準単色光、多色光、又は広帯域スペクトル発出特性を有し得る。発光素子の例には、半導体ＬＥＤ、有機ＬＥＤ、高分子ＬＥＤ、光励起リン光体被覆発光ダイオード、光励起ナノ結晶発光ダイオードや、当業者によって容易に理解される他の同様なデバイスを含む。更に、発光素子の語は、放射を発出する特定のデバイス（ＬＥＤダイ、チップや、当業者によって容易に理解される前述の他のデバイス）を定義するために使用され、特定の１つ又は複数のデバイスが配置されるハウジング若しくはパッケージ、あるいは特定のデバイスの駆動及び／又は光出力手段、専用基板又は共有基板とともに放射を発出する特定のデバイスの組合せを定義するために使用することが可能である。
【００１９】
「光刺激」の語は、本明細書及び特許請求の範囲では、人間の観察者によって視覚的に認識される光の１つ又は複数の局面を表すために使用される。例えば、色、明度、輝度、強度、光束、色度、相関色温度（ＣＣＴ）等は、当業者によって理解されるように光刺激とみなし得る。光は、別々のやり方で別々の観察者を視覚的に刺激することができるが、種々の光刺激を評価するために標準化されたメトリックを使用することが一般的である。いくつかの、光刺激、又はその指標（例えば、視感効果度、輝度、光束、強度、補正済色温度（「ＣＣＴ」）、色調指数（「ＣＲＩ」）及び色度（明所視、暗所視、又は薄明視状態の下））が当該技術分野において知られており、種々の明確な観測条件について標準化されている。例えば、ＣＣＴは通常、明度が同じであり、特定された観察条件下での特定の刺激に、認識された色が最も類似したプランクの放射体の温度として定義される。
【００２０】
「光誘起生理的刺激」又は「生理的刺激」の語は、本明細書及び特許請求の範囲では、光の特性（光誘起生理作用の強度の重要な合図であり得る露光の時間及び持続時間、並びに特定の分光組成など）を表すために使用される。しかし、生理的刺激は一般に、光以外の合図を含み得る。一日を通じた、生命体における代謝及びその作用の特定の生化学的サイクル（例えば、メラトニン代謝、覚醒・睡眠サイクル、器官活動サイクル等）を示す、又は適切な特定の生理作用は多くの場合、特にサーカディアン刺激として表す。
【００２１】
この種々の実施例及び実現形態では、本発明は、所望の光誘起生理的刺激及び所望の光刺激をもたらす光を発出する方法及びシステムに関する。光は、いくつかの自己照射又は空間照射のアプリケーションに有用な所定の第２の範囲内の光刺激を維持しながら、所定の第１の範囲内の生理的刺激を異ならせるよう制御することが可能である。例えば、一部の実施例では、別々のスペクトル特性を有する複数の発光素子に供給される駆動電流を制御するコントローラが提供される。発出された混合光が、所望の生理的刺激及び光刺激と関連付けられるように電流の組合せが制御される。
【００２２】
本発明の実施例によれば、光誘起生理的刺激及び光刺激をもたらす光を発出するシステムは、１つ又は複数の第１の発光素子、１つ又は複数の第２の発光素子、及び制御システムを含む。１つ又は複数の第１の発光素子は、第１の波長帯の光を発出するよう構成され、１つ又は複数の第１の制御信号に反応する。更に、１つ又は複数の第２の発光素子は、第２の波長帯の光を発出するよう構成され、１つ又は複数の第２の制御信号に反応する。制御システムは、動作するよう１つ又は複数の第１の発光素子及び１つ又は複数の第２の発光素子に結合され、第１の制御信号及び第２の制御信号を生成するよう構成される。前述の制御信号を生成するために、制御システムは、所望の光誘起生理的刺激及び所望の光刺激を表す情報、並びに第１の波長帯及び第２の波長帯を示す情報を使用するよう構成される。制御システムによって評価される制御信号は、第１の範囲内の所望の光誘起生理的刺激及び第２の範囲内の所望の光刺激を有する光を生成することが可能であるために第１の発光素子及び第２の発光素子を制御するために使用することが可能である。
【００２３】
通常、人間の網膜におけるカラー・センサは可視スペクトルの相当に広く、かつ重なる領域内で反応するので、「白色」光として別々のスペクトル電力分布（ＳＰＤ）を表す多色光源から混合光を認識することが可能である。例えば、図１に示す「ストックマン錐体分光感度」表は目の各種錐体の分光感度を示す。実質的に白色の光であると認識されるものは、変動性が高い分光組成であり得る。例えば、特定の連続広帯域スペクトル（昼光などや、赤色ＬＥＥ、緑色ＬＥＥや青色ＬＥＥなどのいくつかの狭帯域多彩色光源によって発出される光などの顕著なスペクトル・ピークを備えたもの）は白色光として認識され得る。
【００２４】
光誘起生理的刺激は、電磁スペクトルの可視部分の特定の青色領域及び緑色領域において発出される放射の量と関係し得、多くの場合、他のスペクトル領域における放射の量と無関係である。当業者が容易に理解するように、人間及び他の種は、主に、別々の特定の波長における放射の強度の差に対する視覚系の特定の感度が理由で色を認識することが可能である。視覚系のこの感度は通常、反対色性として知られており、内容を本明細書及び特許請求の範囲に援用するＨｕｒｖｉｃｈらによる、「Ａｎ  ｏｐｐｏｎｅｎｔ−ｐｒｏｃｅｓｓ  ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  ｃｏｌｏｕｒ  ｖｉｓｉｏｎ，  Ｐｓｙｃｈｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  ６４：  ３８４−４０４，  １９５７」に開示されている。図２は、標準的な人間の観察者の無彩色反応、並びに、赤色・緑色、青色・黄色のクロマティック・バレンスの通常の反対過程グラフである。
【００２５】
特定のサーカディアン刺激に反応することが知られているいくつかの生理作用が存在しており、別々の刺激は異なる生理作用をもたらし得る。生理作用は、睡眠、細胞代謝、免疫反応等に影響を及ぼすか、又は睡眠、細胞代謝、免疫反応等を制御し得るホルモンを含む特定の種類のホルモンの別々のレベルの代謝を含み得る。例示的な生理的刺激効果曲線は、内容を本明細書及び特許請求の範囲に援用するＲｅａによる「Ａ  Ｓｅｃｏｎｄ  Ｋｉｎｄ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔ，  Ｏｐｔｏ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｎｅｗｓ，  Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２００６，  ｐｐ．  ３５−３９」に開示されたような波長の関数としてメラトニン代謝の感度を概括的に示す。この曲線は、約４４０ｎｍ（青色）において最高点に達し、約５７０ｎｍにおいて局所最小値を有する。
【００２６】
２つのＳＰＤは実質的に類似した光作用を表し得るが、大きく異なる生理作用を顕在化させ得る。例えば、別々の白色光は、生理的刺激として実質的に違ったふうにふるまいまがら、同様な強度及び相関色温度（ＣＣＴ）を表し得る。例えば、本発明の実施例では、ＲＧＢ  ＬＥＥベースの照明設備は、約４４０ｎｍ及び約４８０ｎｍそれぞれにおけるピーク波長を有する２つの青色ＬＥＥを有する。１つのＬＥＥ又は両方のＬＥＥは、赤色及び緑色ＬＥＥとの組合せで使用する場合、広範囲にわたるＣＣＴの白色光を生成するために使用することが可能である。しかし、４８０ｎｍのピーク波長の青色ＬＥＥの知覚測定強度は４４０ｎｍのピーク波長の青色ＬＥＥの知覚測定強度の６倍である一方、４８０ｎｍの青色光の図３に示すサーカディアン刺激は、４４０ｎｍの青色光のサーカディアン刺激の約６０％である。４４０ｎｍ青色光及び４８０ｎｍの青色光の比に応じて、多色ＬＥＥベース光源システムによる対応するサーカディアン刺激は、４４０ｎｍ及び４８０ｎｍのピーク波長の青色ＬＥＥの相対強度を異ならせることにより、知覚強度、光束やＣＣＴなどの光刺激における知覚可能な変動なしで約１０倍にわたって制御することが可能である。暖白色、暖青色、及び暖緑色などの他の色のＬＥＥと、前述の青色ＬＥＥを組合せる場合、同様な原理があてはまる。
【００２７】
一般に、特定の第１のスペクトルの光から特定の第２のスペクトルへの変更は、所望の光刺激に影響が及ぼされる場合、その影響よりも大きな程度に生理的刺激に影響を及ぼし得る。例えば、一実施例では、本発明は、所定の光刺激（例えば、所定の強度、ＣＣＴ、ＣＲＩ又は色度）に関連付けられた十分に高品質の白色光を維持するために使用することが可能である一方、かかる生理的刺激の変動により、かなりの生理作用に影響を及ぼし得る。
【００２８】
図４は、本発明の種々の実施例による、ＬＥＥベースの照射システム１００のアーキテクチャを示す。照射システムは、別々のＮ色のＬＥＥ１３０と、コントローラ１１０と、光学系１２０とを含む。多くの実施例には、光源は、別々の少なくとも２色のＬＥＥ１３０を含む。ＬＥＥ１３０のうちの何れか１つは、例えば、赤色、緑色、青色、コハク色、マゼンタ色、黄色、水色、白色、又は他の色の光若しくは色の組合せの光を発出し得る。光学系１２０は、多色ＬＥＥによって発出された光を効率的に捕捉し、混合するよう企図されている。システム１００は、混合光の分光組成を評価するための光センサ・システム１４０を含み得る。任意的な光センサ・システム１４０は、動作するよう、適切に構成されたコントローラに結合し、その組合せを使用して、光学的フィードバックにおいて発光素子を制御することが可能である。照射システムは、動作中にユーザによって供給される特定のパラメータを提供するためのユーザ・インタフェース１５０も含み得る。照射システム１００は、種々の汎用の空間照射アプリケーション及び／又は自己照射アプリケーション（装備品／照明器具、あるいは、画面、パネル、モニタやプロジェクタなどのディスプレイ装置など）に使用することが可能である。
【００２９】
本発明は、所望の光刺激及び生理的刺激を有する光を生成することが可能であるように、かつ／又は、所望の光刺激及び生理的刺激は所定の限度を超えないか、若しくは所定の値の範囲内に収まるようにＬＥＥベースの照射システムを制御する方法を対象としている。ＬＥＥベースの光源によって生成される光は、同時に、又は交互に光刺激及び生理的刺激をもたらすことが可能である。例えば、後者の場合、光源は、光刺激又は生理的刺激を別の時点でもたらす一方で、一時点で所望の第１の光刺激及び生理的刺激をもたらし得る。すなわち、光源は、照明に一般にふさわしくない所望の生理的刺激のみをもたらし、上記の通り、所望の光刺激をもたらさないよう構成することが可能である。光源は、種々のレベル、又は種々のタイプの光刺激及び／又は生理的刺激をもたらすよう構成することも可能である。本発明の一部の実施例では、この変動は、観察者には認識できない。
【００３０】
生理的刺激／サーカディアン刺激を再生可能に数量化するための尺度がいくつか存在しているが、サーカディアン刺激を数量化するための精緻化された尺度が当該技術分野において開発されている。種々の尺度を本発明において、例えば、当業者が容易に分かるように、適切なＬＥＥの選択又はコントローラの再構成によって使用することが可能である。いくつかの光刺激（例えば、輝度、光束、強度、ＣＣＴ、ＣＲＩ及び色度（明所視、暗所視、又は薄明視状態下））が当該技術分野において知られており、種々の明確に定義された状態について標準化されている。視感効果度、光束対放射束比も同様に知られており、標準化されており、光刺激の潜在的に有用な指標である。
【００３１】
一実施例では、ＬＥＥによって発出される光は、照射システムの構成部分と相互作用することが可能である。これは、別々の波長における対応する屈折率及び吸収率によって定められる別々の率で屈折され、吸収され得る。光学系は、前述の作用を活用して、所望の照射アプリケーションに適した放射の適切な同種のビームに別々のＬＥＥからの光を適切に混合するよう企図され得る。光学系によって供給される光は、各ＬＥＥによって供給される光のほぼ和であるか又は重ね合わせであるが、光源システム内部の吸収、屈折、回折、色収差等による発出光の分光組成の実用的に適切であり、場合によっては不必要な特徴を表し得る。一実施例では、コントローラは、光を制御するためにオープン光ループが使用されているか、クローズド光ループが使用されているかにかかわらず、発出光において所望の光刺激及び生理的刺激を維持するために、不必要なスペクトル特徴を補償するよう構成することが可能である。例えば、コントローラは、短波長光を直接発出するか、又は短波長光の生成をもたらすＬＥＥによって発出される光の強度を増加させることにより、光源系による短波長光の比較的高い量を補償することができる。
【００３２】
別々の色のＬＥＥの他に、各種ＬＥＥを光源システムにおいて使用することができる。例えば、光源システムは、広スペクトルの暖色の白色光（すなわち、狭スペクトルの青色及び緑色のＬＥＥと組合せた低ＣＣＴのＬＥＥ）を使用し得る。更なる例として、光源は、赤色、緑色、及び青色のＬＥＥのみを使用することができる。別の色の適切に制御されたＬＥＥを使用して、生理的刺激及び光刺激（例えば、混合光の強度、ＣＣＴ又は色度）を望ましいやり方で異ならせることが可能である。
【００３３】
発光素子はすばやくオン及びオフに切り換えることが可能である。広い範囲の照射アプリケーションでは、オン・サイクルとオフ・サイクルとの間のトランジェントはほぼ瞬時とみなし得る。知られているように、よって、ＬＥＥはいくつかの別々のやり方で効果的に制御することが可能である。例えば、ＬＥＥによって発出された光の認識された明度は、ＬＥＥのオン状態とオフ状態との間で駆動電流をパルスですばやく変調することによって制御することが可能である。パルス変調された駆動電流制御の一般的な例には、パルス幅変調（ＰＷＭ）及びパルス符号変調（ＰＣＭ）が含まれる。十分なＰＷＭを、より大きなダイナミック・レンジにわたる高精度の明度制御に使用することが可能である。通常、デューティ・サイクル又はパルス列密度を変えながら、ゼロ（オフ）と固定の有限の（オンの）値との間のスイッチ駆動電流及びパルス持続時間又は固定周波数を備えた駆動電流列を利用する。駆動電流の振幅又は周波数を変え得る、又は有限の非ゼロのオフの電流を利用することができるＰＷＭ手法及びＰＣＭ手法の変形が多数存在している。知られているように、十分すばやくパルス変調されたＬＥＥからの光のフリッカは通常、知覚不能である。限界フリッカ周波数とも呼ばれるかかる低周波数限度は、観察者の特定の状態によって左右され、個人及び別々の種間で異なり得る。人間は通常、約１００ヘルツを上回る明度の変動を認識することが可能である。やはり知られているように、人間の視覚系は、明度の変動よりも、色／色度の特定のばらつきの影響を受けにくい。ＬＥＥは、連続した駆動電流の振幅を異ならせることによっても制御することが可能である。本発明の別々の実施例は、前述又は別の形態の駆動電流制御を使用することができる。
【００３４】
特定の実施例では、コントローラは、駆動電流手法により、ＬＥＥの別々のＮ色のＬＥＥ駆動電流を制御する。色毎に２つ以上のＬＥＥを使用することができる。一実施例では、各ＬＥＥによって発出される光に関し、コントローラはフィードフォワード（オープン光ループ）型又はフィードバック（クローズド光ループ）型コントローラであり得る。光フィードバック・コントローラは通常、発出された光の分光組成を少なくともある程度、評価することができるために、適切な光センサ・システムを必要とする。更に、一実施例では、光源システムは、例えば、ＬＥＥの動作温度又は他の動作特性を示す情報を供給するための１つ又は複数の温度又は順電圧センサを含み得、よって、コントローラは、オープン光ループの使用又はクローズド光ループの使用にかかわらず、温度フィードバック・コントローラとして構成し得る。多くのタイプのＬＥＥの順電圧を使用して、ＬＥＥ接合温度を十分正確に評価することが可能である。いくつかの他の形態の温度センサが当業者に知られている。
【００３５】
一実施例では、コントローラは、少なくとも部分的にはオープン光ループのやり方で、発出された混合光を望ましいやり方で正確に制御することができるために、ＬＥＤベースの光源システムの構成部分の十分に正確なモデルに応じて構成することができる。モデルは、各ＬＥＥの名目上の色及びスペクトルバンド幅、各ＬＥＥの温度ドリフト及びスペクトル広がり、各ＬＥＥの接合温度、各ＬＥＥの駆動電流光束反応関数などのパラメータを含み得る。任意的な光センサを備えた実施例では、コントローラは、望ましくない副作用を低減させながら、動的駆動電流制御を評価するために、光束反応関数対、駆動電流内の固有の動的特性によって任意に構成することができる。
【００３６】
コントローラは、ＬＥＥの適切なパルス駆動電流又は連続した駆動電流を供給するために、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、プログラマブル・ロジック・デバイス、ドライバ、定電流源、電圧安定器等を含むいくつかの構成部分を含み得る。コントローラは、更に、所望の光刺激、及びサーカディアン刺激又は生理的刺激に基づいて駆動電流を求めるよう構成され、所望の刺激をもたらすよう別々の動作手法間で切り換えることができる。
【００３７】
一実施例では、コントローラは、動作するようメモリ・デバイスに結合することが可能である。例えば、メモリ・デバイスはコントローラに一体化することが可能であるか、又は適切な通信リンクを介してコントローラに接続されたメモリ・デバイスであり得る。更なる実施例では、コントローラは、装置の動作中に後に使用するためにメモリ装置に、先行して求められた駆動電圧及び／又は電流の所要の電圧及び／又は電流の振幅を格納することが可能である。メモリ・デバイスは、電子的に消去可能なプログラム可能リード・オンリー・メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、電子的プログラム可能なリード・オンリー・メモリ（ＥＰＲＯＭ）、不揮発性ランダム・アクセス・メモリ（ＮＶＲＡＭ）、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）、プログラム可能なリード・オンリー・メモリ（ＰＲＯＭ）、フラッシュ・メモリや、データを記憶するための何れかの他の不揮発性メモリとして構成することが可能である。メモリは、コントローラに結合され、コントローラに関連付けられたＣＰＵによる処理又は実行のために設けることが可能な１つ又は複数のデバイスを監視又は制御するための制御命令（例えば、プログラム・コード、ソフトウェア、マイクロコード又はファームウェア）及びデータを記憶するために使用することが可能である。
【００３８】
本発明の実施例では、コントローラは、混合光が、上述のようなやり方で、所望の光刺激及び生理的刺激（例えば、サーカディアン刺激）をもたらすように、ＬＥＥ色毎に駆動電流を求めるよう適切に構成することが可能である。例えば、コントローラは、例えば、ユーザ入力や他の命令に基づいて、生理的刺激が必要であるか否かを判定し、肯定の場合、照射システムによって誘起される対象の所望の量及びタイプの刺激を判定するよう構成された刺激制御モジュールを含み得る。刺激制御モジュールは更に、所望の範囲における１つ又は複数の光刺激を維持しながら生理的刺激をもたらし、発光素子の駆動電流に適切に影響を及ぼすために各タイプからの光の量を求めるよう構成することが可能である。
【００３９】
例えば、刺激制御モジュールが、必要な生理的刺激がほとんどないと判定した場合、コントローラは、生理的刺激をもたらすことを特に考慮せず、所望の光刺激を有する照射を供給するために、発光素子を駆動させることが可能である。所望の光刺激は一実施例では、コントローラへの入力（例えば、ユーザ入力による）に基づいて判定することが可能である。特定の生理的刺激が必要であると刺激制御モジュールが判定した場合、コントローラは、所望の刺激をもたらすために、選択された電流を使用して、発光素子の選択された組合せを駆動させることが可能である。発光素子及び駆動電流は、可能な場合、生理的刺激及び１つ又は複数の所望の光刺激が所定の所望の範囲内に収まるように、コントローラとともに刺激制御モジュールによって選択することが可能である。所望の生理的刺激及び所望の光刺激を、発光素子によって発出される光の範囲などの、照射システムの限度が理由でもたらすことが可能でない場合、刺激制御モジュールは、光刺激及び生理用刺激の許容可能な範囲内で実現可能な照射を求めることが可能になるまで、所定のやり方で所望の生理的刺激及び所望の光刺激のうちの１つ又は複数を調節することが可能である。例えば、所望のレベルよりも低いレベルの生理的刺激を、所望のレベルにおける照射を維持するよう誘起することができる。
【００４０】
一実施例では、コントローラは、コントローラに一体化された電流ドライバを使用することにより、動作するよう、直接、発光素子に結合された所望の電流波形を供給するよう構成することが可能である。
【００４１】
別の実施例では、コントローラは、制御信号を電流ドライバに供給するよう構成することが可能であり、制御信号は、動作するよう発光素子に結合された所望の電流波形を供給するよう電流ドライバを誘起するよう構成される。
【００４２】
特定のスペクトルの光によって供給される生理的刺激は、生理的刺激モデルに基づいて光源によって発出される光のスペクトルを適切に変換することにより、強度又は色度と同様に評価することが可能である。例示的な生理的刺激のスペクトル分解感度を図３に示す。図５は、波長の関数として、人間の目の一般的に知られた代表的な明所視及び暗所視の統計的平均反応を示す。前述の反応特性は、かかる生理的反応、明所視反応、暗所視反応、又は薄明視反応により、関心の光のスペクトル分布を重み付けし、例えば、当業者が容易に理解するように、積分により、あるいは、近似的には、離散的な間隔での重み付けされた値の総和により、又は他の手法により、平均重み付け値を評価することにより、光の視感効果度を求めるために使用することが可能である。
【００４３】
本発明は一般に、特定のスペクトル生理的刺激関数をそれぞれが使用する、特定の生理作用の１つ又は複数の経験的な生理的刺激モデルを利用する。一実施例では、前述の関数は、関心の光のスペクトル分布の重み付けされた平均又は別の関数を評価することにより、期待された生理作用を評価するために使用することが可能である。生理的刺激を判定することは、混合光のスペクトルの特定の近可視部分及び可視部分における放射の強度についての情報を必要とし得、更に、一部の近可視波長領域における放射の強度は、強度又は色度などの光刺激にあまり影響を及ぼさないか、又は全く影響を及ぼさないことがあり得る。更に、潜在的な生理作用を正確に評価することができるために、瞬時の生理的刺激を、タイミング、持続時間及び強度などの他の情報と組合せる必要があり得る。
【００４４】
スペクトル放射電力分布などの光のスペクトル分布は、いくつかのやり方で生理的刺激又は光刺激の測定をもたらすよう変換することが可能である。例えば、メラトニン代謝や光束などの刺激を表すスカラー値は、重み付け積分、重み付け総和、又は当業者が理解するような他の演算により、スペクトル放射電力分布から数学的に導き出すことが可能である。別の例として、３刺激値又は色度値を表すベクトル値関数は適切な演算によって同様に導き出すことが可能である。
【００４５】
一実施例では、コントローラは、システムの１つ又は複数の所定の動作モード毎の光刺激及び生理的刺激のそれぞれのモデル、並びに照射システムのモデルで構成することが可能である。コントローラは、システムの動作状態（例えば、温度、デバイスの経年変化、環境光の量）を監視し、前述のモデルにおけるパラメータの形式で使用して、所望の光刺激及び生理的刺激を備えた光を生成するために十分なＬＥＥ駆動電流を評価することが可能である。所望の刺激は、予め定め得るか、又は、任意的には、ユーザ・インタフェースを介して動作中にリアルタイムで供給することができる。
【００４６】
刺激、動作パラメータ、及び駆動電流間の関係は、非線形性が高い特性を表し得るが、いくつかの別々の手法を使用することにより、近似であり、実際に十分なやり方で解決することが可能である。例えば、コントローラは、刺激、パラメータ及び駆動電流の間の関係の非線形特性を表す等式系を解くための、標準的な解析的等式解法及び非解析的等式解法、制約付き等式解法及び非制約付き等式解法、ファジー・ロジック、ニュートラル・ネットワーク・モデル等を使用することができる。
【００４７】
前述の通り、光源は、一般に、別の時点で光刺激又は生理的刺激をもたらす一方で、一時点で所望の第１の光刺激及び生理的刺激をもたらし得る。すなわち、光源は、照射に一般にふさわしくない所望の生理的刺激のみをもたらし、上記の通り、所望の光刺激をもたらさないよう構成することが可能である。光源は、可変のレベル、又は可変のタイプの光刺激及び／又は生理的刺激をもたらすよう構成することも可能である。
【００４８】
一実施例では、所望の光誘起生理的刺激は、光束、強度、色、色度、ＣＲＩ、及び／又はＣＣＴなどの所望の光刺激とともに同時に連続してもたらすことが可能である。別の実施例では、コントローラは、所望の時間平均された光刺激への影響が最小である一方で、生理的刺激を向上させるために十分な分光組成の光の更なるバーストで分光組成が変調されるようにＬＥＥを制御するよう構成される。切り換えは、バーストの持続時間及び周波数を適切に選択することにより、種々のやり方で行うことができる。光の明度に応じて、人間の視覚系は、輝度のばらつきに対する感度よりも色又は色度のばらつきに対する感度が一般に低い。したがって、一実施例では、明度を示す光刺激を、色又は色度を示す光刺激よりも小さな範囲内で異ならせ、それにより、照射における知覚可能なばらつきを低減させることが可能になる。
【００４９】
一実施例では、コントローラは、所定のレベルに、又は所定のレベル付近の所定の範囲内に、所望の光刺激を維持する一方で、所望の生理的刺激を達成するよう構成される。これが可能でない場合、コントローラの別々の実施例は、違ったふうに反応するよう構成することができる。例えば、コントローラは、所望の生理的刺激を達成するために、所望の光刺激の特定の限度を変更するよう構成することができるか、又は、あるいは、光刺激の限度を変更することなく達成することが可能でない生理的刺激を抑制することができる。当業者が容易に分かるように、他の反応（例えば、各刺激の許容可能なレベルを有する実現可能な照射を求めるために、所定の優先度、又は優先度の重み付けに基づいて別々の量だけ、別々の刺激の限度を変更する）が考えられる。
【００５０】
更に、特定のスペクトル範囲内の特定の強度の光のみが特定の生理的刺激に効果的に寄与し得る。一実施例では、スペクトル感度の帯域幅又は生理的刺激の重み付け特性は、照射システムにおいて使用する対象のＬＥＥの主な波長及び帯域幅を求める場合、重要であり得る。
【００５１】
一実施例では、変動する動作状態下のＬＥＥの帯域幅の広がり及びＬＥＥの主波長のドリフトは、群によって発出された光のスペクトルを広げるために、類似しているが異なる名目上の主波長を備えた特定の色のＬＥＥの群を使用することが要求され得る。群の１つ又は複数のＬＥＥのスペクトルが、かかるスペクトル生理反応関数ともう重ならなくても、群全体によって発出された光のスペクトルにおける強度のばらつきは、生理的刺激におけるかなりのばらつきをなおもたらし得るということをこの構成は確実にし得る。例えば、適切にビニングされた十分に大きな数の色のＬＥＥは、スペクトルを必要なレベルまで広げるために、適切な名目上の主波長のひろがりをもたらすことが可能である。
【００５２】
例１、２及び３は、本発明の実施例による、照射システムに一体化することが可能なＬＥＥの例示的な構成を規定する。照射システムは、ＬＥＥの前述の例示的な構成を適切に制御するための所要の構成部分、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア等を含む。
【００５３】
例示的なＬＥＥベースの一光源システムは、同じ明所視の光束の光を発出する広帯域白色光源よりも大きな生理的刺激をもたらす光を発出することが可能な赤色、緑色及び青色のＬＥＥを使用する。例えば、光源の明所視の光束は、その波長における視感効果度（図３及び図５において示す）により、可視波長それぞれにおける光源の放射束に重み付けし、所定の範囲の可視波長にわたり、結果を加算又は積分することによって表すことが可能である。
【００５４】
光束は一定範囲の波長にわたって寄与を総和又は積分することによって求められるので、２つの光源（例えば、赤色ＬＥＥ、緑色ＬＥＥ，及び青色ＬＥＥ、並びに、広帯域白色光源を備えたＬＥＥベースの光源）は、ほぼ同じ合計光束を有するが、かなり異なるスペクトル分布を有し得る。同様に、生理的刺激は、生理反応関数（例えば、図３に示すようなメラトニン代謝）により、各可視波長における光源の放射束を重み付け、波長の所定の範囲にわたり、結果を総和又は積分することによって表すことが可能である。したがって、光束又は視感効果度及び生理反応の重み付け関数（例えば、メラトニン代謝）はかなり、異なり得るので、光束がほぼ同じ状態に留まる一方で、生理的刺激がかなり異なるように２つの光源の別々のスペクトル電力分布を構成することが可能である。
【００５５】
別の例示的なＬＥＥベースの光源系は、異なる２つ以上の名目上の主波長を備えた青色ＬＥＥ、並びに、１つ又は複数の緑色ＬＥＥ、及び１つ又は複数の白色ＬＥＥを使用し、発出された光の生理的刺激は、視感効果度又は色度を異ならせることなく、異ならせることが可能であるように構成される。前述の通り、選択された第１の青色ＬＥＥは、選択された第２の青色ＬＥＥよりも目に見える刺激を顕在化させる波長で、より高い割合のその出力を供給することが可能である一方、緑色ＬＥＥ及び白色ＬＥＥは、可視刺激を顕在化させる波長で比較的小量のその出力を供給することが可能である。第１の青色ＬＥＥ及び第２の青色ＬＥＥによって発出される光の相対量を変えることにより、よって、視覚刺激の量を変えることが可能である。
【００５６】
ほぼ同時に、緑色ＬＥＥ及び白色ＬＥＥによって発出される光の量は、ほぼ同じ視感効果度又は色度を維持するために相応に調節することが可能である。例えば、視感効果度を維持するために、青色光の相対量が、混合青色光の視感効果度が減少するように調節された場合、緑色光及び白色光の量は、混合された緑色光及び白色光の視感効果度の対応する増加をもたらすよう調節することが可能である。視感効果度における増加及び減少は、実質的に相殺するよう構成され、それにより、実質的に、全体の視感効果度が一定であることを維持することが可能である。
【００５７】
別の例として、図６はＣＩＥ色度図の一部分を示す一方で、白色ＬＥＥ、緑色ＬＥＥ及び２つの青色ＬＥＥからの光を混合して、結果として生じる光をもたらす。白色ＬＥＥ、緑色ＬＥＥ、第１の青色ＬＥＥ、及び第２の青色ＬＥＥの色度は、頂点６１０、６２０、６３０及び６４０それぞれにある。結果として生じる色度が個々のＬＥＥの色度の凸状の組合せとして正確に表すことが可能な場合、点６５０における色度は、以下のように、青色ＬＥＥのうちの１つのみを使用して達成することが可能である。色度６３０を有する第１のＬＥＥのみが使用される場合、青色光対白色光の（強度）比はａ／ｂであり得、混合された青色光及び白色光、対緑色光の比はｃ／ｄであり得る。色度６４０を有する第２の青色ＬＥＥのみを使用する場合、青色光対白色光の（強度）比はｘ／ｙであり得、混合青色光及び白色光、対緑色光の比はｃ／ｚであり得る。両方の青色ＬＥＥが使用された場合、点６５０における色度は同様に、線分６６０に沿って色度を有する同等の青色ＬＥＥを考慮に入れることにより、同様に達成することが可能であり、色度は、２つの青色ＬＥＥの相対強度に応じて重み付けされる色度６３０及び６４０の凸状の組合せによって定められる。
【００５８】
所望の光刺激及び生理的刺激に応じて、照射システムは、以下に詳細に説明するように、ＬＥＥの色の多くの別々の組合せを使用し得る。
【００５９】
更に別の例示的なＬＥＥベースの照射システムは、異なる２つ以上の名目上の主波長を備えた緑色ＬＥＥ、並びに、１つ又は複数の青色ＬＥＥ、及び１つ又は複数の白色ＬＥＥを含み、発出された光の生理的刺激が、１つ又は複数の光刺激を異ならせることなく、異ならせることが可能であるように構成される。例えば、１つ又は複数のＬＥＥの相対強度は、例２のように生理的刺激を異ならせるよう例２において異ならせることが可能である一方、残りのＬＥＥは、視感効果度又は色度をほぼ不変に維持するよう補償において異ならせることが可能である。
【００６０】
更に別の例示的なＬＥＥベースの照射システムは、赤色ＬＥＥ、緑色ＬＥＥ、青色ＬＥＥ、及びコハク色ＬＥＥ又は赤色、青緑色及び白色ＬＥＥを含み、１つ又は複数の光刺激を変えることなく、発出光の生理的刺激を異ならせることが可能であるように構成される。例えば、１つ又は複数のＬＥＥの相対強度は、例２のように生理的刺激を異ならせるよう例２において異ならせることが可能である一方、残りのＬＥＥは、視感効果度又は色度をほぼ不変に維持するよう補償において異ならせることが可能である。
【００６１】
ＬＥＥベースの照射システムは、更に、緑色、青色、及び暖白色のＬＥＥを使用することもでき、１つ又は複数の光刺激を変えることなく、発出された光の生理的刺激を異ならせるように構成される。例えば、１つ又は複数のＬＥＥの相対強度は、例２のように生理的刺激を異ならせるよう異ならせることが可能である一方、残りのＬＥＥは、視感効果度又は色度をほぼ不変に維持するよう補償において異ならせることが可能である。
【００６２】
本発明の種々の実施例では、光束は、例２〜３に関して説明したように、生理的刺激を異ならせながら、ほぼ固定状態に維持することが可能である。例えば、図３は、約４００ｎｍと約５２５ｎｍとの間で光の放射強度を増加させることにより、メラトニン代謝のシミュレーションを増加させることが可能である。しかし、ほぼ一定の光束を維持するために、約５２５ｎｍと約６５０ｎｍとの間の光の放射強度は、光束（例えば、視感度関数Ｖλによって重み付けされた合計積分電力スペクトル密度で表す）がほぼ一定状態に留まるように増加させなければならない。すなわち、より低い波長における光の強度の増加は、ほぼ一定の光束を維持するために、より高い波長で光の強度における対応する減少でバランスさせることが可能である。更に、図３におけるメラトニン代謝に関し、両方の作用（低波長における強度の増加、及び高波長における強度の減少）により、高波長におけるメラトニン代謝の負の（抑制する）反応が理由で、この生理的刺激を増加させ得る。
【００６３】
図７は、所望の光刺激を維持しながら所望の生理的刺激をもたらすよう駆動電流を制御することに関する刺激制御モジュール７１０を有する、本発明の特定の実施例によるシステムを示す。刺激制御モジュール７１０は、動作するようコントローラ７２０に結合され、制御モジュールは、駆動電流をＮ個の発光素子７３０に供給する。コントローラ７２０は、直接、又は光学系（図示せず）を介して発光素子に結合された１つ又は複数のセンサからの任意のフィードバック７３８、及びユーザ・インタフェース７３５又は他の情報源からの入力を受け入れる。ユーザ・インタフェース７３５及びフィードバック７３８からの入力が、所望の生理的刺激７１１、所望の光刺激７１２、及び動作パラメータ７１４の形式で刺激制御モジュール７１０に供給される。刺激制御モジュール７１０への入力は、デバイスの加熱、経年劣化、環境照明等などの理由で、発光素子の電流機能及び照射の所望の特性などの、照射システムにおける変数を特徴付けることが可能である。
【００６４】
所望の刺激７１１及び７１２、並びに動作パラメータ７１４がプロセッサ７１６への入力として供給される。これは、所望の刺激７１１及び７１２に基づき、かつ動作パラメータ７１４に鑑みて照射の１つ又は複数の局面を引き起こし得る適切なＬＥＥ駆動情報７１８（例えば、駆動電流波形制御）を定める。例えば、所望の刺激７１１及び７１２全てに応じて光を供給することが実現可能な場合、ＬＥＥ駆動情報７１８は、駆動電流波形制御をもたらし、これは、前述の活動に対して動作パラメータが適している場合は、その光をもたらし得る。少なくとも１つの刺激が実現可能でない場合、プロセッサ７１６は、所定のメトリックにより、受入可能であると認められた別のＬＥＥ駆動情報７１８を求めることができる。例えば、プロセッサ７１６は、所望の動作領域から、他の選択された刺激が実質的に無視されるか、又は所望の動作領域から遠くなることをもたらす一方で、選択された刺激がその所望の動作領域にほぼ近いか、その所望の動作領域内にあることをもたらす、ＬＥＥ駆動情報７１８の解を求めることが可能である。別の例として、現在の動作パラメータ７１４があれば、ＬＥＥ駆動情報７１８の実現可能な解は、１つ又は複数の選択された刺激に１つ又は複数の値を割り当て、解が、現在の動作パラメータによって定義される実現可能な領域内に収まるように、距離を実質的に最小にするか、又は当該値からベクトル空間内の刺激の所望の動作領域までの所定の実現可能な距離内に収まるようにＬＥＥ駆動情報７１８を算出することにより、計算することが可能である。
【００６５】
例えば、刺激制御モジュール７１０が、例えばユーザ・インタフェース７３５からの入力が理由で、生理的刺激Ａ（メラトニン代謝の誘起など）が特定のレベルで必要である（生理的刺激Ａは、約４５０ｎｍ付近の周波数帯における光を供給することが必要である）と判定した場合、刺激制御モジュールはＬＥＥ駆動情報７１８を計算し、これは、前述の周波数帯における光を生成する青色ＬＥＥによって発出される光における増加をもたらす。光束及び色度が、所定の範囲内に留まるものと更に規定された場合には、刺激制御モジュールは、実現可能な補償解を求めることが可能である場合、青色光における変動を補償するために他の周波数範囲における光の、ＬＥＥの生成を増大させるＬＥＥ駆動情報７１８を計算することが可能である。実現可能な解を求めることが可能でない場合（例えば、他の周波数帯におけるＬＥＥのブーストにより、ＬＥＥの動作限度が超えてしまう場合）、所定の動作状態（例えば、刺激Ａのレベル、又は光束若しくは色度の範囲）を調節し、新たな実現可能な解を求めることが可能である。実現可能な解を求めることが可能でない場合、例えば、他の周波数範囲におけるＬＥＥのブーストにより、ＬＥＥの動作限度を超える場合、所定の動作状態（例えば、刺激Ａのレベル、又は光束若しくは色度の範囲）を調節し、新たな実現可能な解を求めることが可能である。
【００６６】
プロセッサ７１６は、刺激制御モジュール７１０による専用の、又はコントローラとの共用のマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラを含み得る。マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラは、当業者が理解するような構成部分（ＣＰＵ、メモリ、入力、出力、割り込み制御、クロック等）を含み得る。
【００６７】
本発明の種々の実施例を本明細書及び特許請求の範囲において記載し、示しているが、本明細書及び特許請求の範囲記載の機能を実行し、かつ／又は、結果、及び／若しくは効果のうちの１つ又は複数を得るための種々の他の手段及び／又は構造を当業者は容易に思い描くことができるであろう。更に、前述の変形及び／又は修正それぞれは、本明細書及び特許請求の範囲記載の本発明の実施例の範囲内に収まるものと認められる。より一般には、本明細書及び特許請求の範囲記載のパラメータ、寸法、材料、及び構成は全て、例証的なものであり、実際のパラメータ、寸法、材料及び／又は構成は、本発明の教示が使用される特定の適用例に依存するということを当業者は容易に理解するであろう。本明細書及び特許請求の範囲記載の本発明の特定の実施例に対する多くの均等物を、慣例的に過ぎない実験を使用して確かめることができるか、又は認識するであろう。したがって、上記実施例は例示の目的でのみ提示しており、特許請求の範囲及びその均等物の範囲内で、具体的に説明され、特許請求の範囲に記載されたものとは違ったふうに本発明の実施例を実施することができるものとする。本明細書及び特許請求の範囲の本発明の実施例は、本明細書及び特許請求の範囲記載の個々の構成、システム、物品、材料、キット及び／又は方法それぞれに関する。更に、前述の２つ以上の構成、システム、物品、材料、キット、及び／又は方法の何れかの組合せは、前述の構成、システム、物品、材料、キット及び／又は方法が相互に整合していない場合、本明細書及び特許請求の範囲記載の本発明の範囲内に含まれる。
【００６８】
本明細書及び特許請求の範囲において定義され、使用される定義は全て、辞書の定義、本明細書及び特許請求の範囲に援用された文書における定義、及び／又は定義された用語の通常の意味を制限するものとする。
【００６９】
本明細書及び特許請求の範囲記載の「約」の語は、名目値＋／−１０％のばらつきを表す。前述のばらつきは、特に参照されているか否かにかかわらず、本明細書及び特許請求の範囲に記載された何れかの特定の値に常に含まれるものとする。
【００７０】
明細書及び特許請求の範囲記載の不定冠詞「ａ」及び「ａｎ」は別途明記しない限り、「少なくとも１つ」を意味するものとする。本明細書及び特許請求の範囲記載の「及び／又は」の句は、前述のように結合された要素の「一方又は両方」（一部の場合にともに存在し、他の場合に択一的に存在する要素）を意味するものとする。「及び／又は」とともに記載した複数の要素は、同様に（すなわち、前述のように結合された要素のうちの「１つ又は複数」として）解するものとする。特に識別された要素に関係しているかいないかにかかわらず、「及び／又は」の句によって特に識別された要素以外の他の要素は任意的に存在し得る。よって、限定的でない例として、「Ａ及び／又はＢ」への参照は、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」などのオープンエンドの言い回しとともに使用される場合、一実施例では、Ａのみ（任意的には、Ｂ以外の要素を含む）を表し、別の実施例では、Ｂのみ（任意的には、Ａ以外の要素を含む）を表し、別の実施例では、Ａ及びＢ（任意的には、他の要素を含む）を表し得る。本明細書及び特許請求の範囲記載の「又は」は、上記「及び／又は」と同じ意味を有するものとする。例えば、リスト中の項目を分離する場合、「又は」あるいは「及び／又は」は包含的である（少なくとも１つを含むが、２つ以上、又はいくつかの要素、あるいは要素のリストも含み、任意的には、リストに載っていない更なる項目も含む）とみなす。その他のかたちで明記された用語（「１つのみの」あるいは「ちょうど１つの」あるいは、請求項中に記載された「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ」など）は、いくつかの要素、又は要素のリストのうちのちょうど１つの要素を含むことを表す。一般に、本明細書及び特許請求の範囲記載の「又は」の語は、「〜の一方」、「〜のうちの１つ」、「〜のうちの１つのみ」、又は「〜のうちのちょうど１つ」の語が先行する場合、単に、排他的な代替物（すなわち、「一方又は他方であるが、両方でない」）を示すものと解するものとする。特許請求の範囲記載の「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ」は、特許法の分野において使用されるその通常の意味を有する。
【００７１】
本明細書及び特許請求の範囲記載の「少なくとも１つ」の句は１つ又は複数の要素のリストを参照して、要素のリスト中の要素のうちの何れか１つ以上から選択されるが、要素のリスト中に具体的に記載された全ての要素の少なくとも１つを必ずしも含まず、要素のリスト中の要素の何れかの組合せを排除しない少なくとも１つの要素を意味するものとする。前述の定義は更に、具体的に識別された要素に関係しているかいないかにかかわらず、「少なくとも１つ」の句が表す要素のリスト内で具体的に識別された要素以外に要素が任意的に存在し得ることを可能にする。よって、限定的でない例として、「Ａ及びＢのうちの少なくとも一方」（あるいは、「Ａ又はＢのうちの少なくとも一方」、あるいは、「Ａ及び／又はＢのうちの少なくとも一方」）は一実施例では、少なくとも１つのＡ（任意的には２つ以上のＡ）を含み、Ｂが存在しない（、任意的には、Ｂ以外の要素を含む）ことを表し、別の実施例では、少なくとも１つのＢ（任意的には２つ以上のＢ）を含み、Ａが存在せず（、任意的には、Ａ以外の要素を含む）を表し、更に別の実施例では、少なくとも１つのＡ（任意的には２つ以上のＡ）を含み、少なくとも１つのＢ（任意的には２つ以上のＢ）を含み、（任意的には、他の要素を含む）等を表し得る。
【００７２】
別途明記していない限り、２つ以上の工程又は動作を含む特許請求の範囲記載の方法の何れにおいても、方法の工程又は動作の順序は、方法の工程又は動作が記載された順序に必ずしも限定されない。本明細書及び特許請求の範囲では、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、「ｃａｒｒｙｉｎｇ」、「ｈａｖｉｎｇ」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」、「ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ」、「ｈｏｌｄｉｎｇ」、「ｃｏｍｐｏｓｅｄ  ｏｆ」などの移行句は全て、オープンエンド（すなわち、包含するが、限定列挙でない）である。移行句「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ」及び「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ」のみがクローズド移行句又はセミクローズド移行句である。
【００７３】
本発明の上記実施例は具体例であり、多くのやり方で変えることが可能であるということを当業者は理解するであろう、前述の現在又は将来の変形は本発明の趣旨及び範囲からの逸脱とみなされず、当業者に明らかな前述の修正は全て、特許請求の範囲記載の範囲内に含まれることが意図されている。
【図１】
2010527728.tif 000004
【図２】
2010527728.tif 000005
【図３】
2010527728.tif 000006
【図４】
2010527728.tif 000007
【図５】
2010527728.tif 000008
【図６】
2010527728.tif 000009
【図７】
2010527728.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月1日(2009.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を使用する照射システムに関し、特に、照射をもたらし、所望の光誘起生理作用を刺激するよう構成された照射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
伝統的には、照射システムは単に、照射する（すなわち、環境の特徴、又は、直視システムの場合、照射システム自体の特徴を視覚的に認識することができるために十分な人工光を供給する）ために使用されている。光は、生命体の特定の生理機能に影響を及ぼし、いくつかの生理作用をもたらし得る（例えば、全ての内容を本明細書及び特許請求の範囲に援用する、Ｆｉｇｕｅｉｒｏによる「Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｍａｔｔｅｒｓ，  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ３６（５），  １５−１７，  ２００６」、Ｆｉｇｕｅｉｒｏらによる「Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｄｄｉｔｉｖｉｔｙ  ｆａｉｌｕｒｅ  ｉｎ  ｈｕｍａｎ  ｃｉｒｃａｄｉａｎ  ｐｈｏｔｏｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ，  Ｎｅｕｒｏｅｎｄｏｃｒｉｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ２６（５），  ４９３−４９８，  ２００５」、及びＦｉｇｕｅｉｒｏらによる「Ｏｒｃａｄｉａｎ  ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ  ｏｆ  ｔｗｏ  ｐｏｌｙｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｌｉｇｈｔｓ  ｉｎ  ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇ  ｈｕｍａｎ  ｎｏｃｔｕｒｎａｌ  ｍｅｌａｔｏｎｉｎ，  Ｎｅｕｒｏｓｃｉｅｎｃｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ４０６（３），  ２９３−２９７，  ２００６」（併せて、「Ｆｉｇｕｅｉｒｏ刊行物」と呼ぶ。）に開示されている）。光は、例えば、いくつかの生命体の睡眠周期及び一般代謝における変動を誘起し得る。光の特性（その量、特定の分光組成、並びに、露光のタイミング及び持続時間など）は、光誘起生理作用の強度に関する重要な合図を提示する。前述の特性は多くの場合、光誘起生理的刺激として表される。しかし、前述の生理的刺激は一般に、光以外の合図を含み得る。一日を通じた、生命体における代謝及びその作用の特定の生化学的サイクル（例えば、覚醒・睡眠サイクル、器官活動サイクル等）を示す、又はそれに県連する特定の生理作用は多くの場合、特にサーカディアン刺激として表す。
【０００３】
一般に、サーカディアン・リズムは、通常、日の自然の明暗サイクルと同期させた生理的変動及び行動的変動である。サーカディアン・リズムの変調は、不適切であるか、又は望ましくないサーカディアン・リズムである。前述の変調は、環境光への生物の露出と、その活動との関係における突然の、かつ／又は極端な変動に関係する。長期的なリズムの乱れは、脳の外側の末梢器官に対して健康上の重大な悪影響を（特に、心臓血管系疾患の発症又は悪化において）及ぼすと考えられている。体内時計と連係した治療のタイミングにより、効果がかなり増加し、薬物毒性又は副作用がかなり減少し得る。例えば、アンジオテンシン変換酵素阻害薬（ＡＣＥｉ）による適時治療により、夜間血圧を減らし、更に、左心室（逆）リモデリングに恩恵を与え得る。
【０００４】
サーカディアン・リズムの障害は、夜間活動（深夜勤の労働者）や、地理的位置が変わること（時差ボケ）に関連していることが知られている。別の一般的なタイプのサーカディアン・リズムの障害には、昼間の時間が減少する冬季の間の、鬱病などの症状によって特徴付けられる季節性情緒障害（ＳＡＤ）がある。人間や他の哺乳動物におけるサーカディアン・リズムは、網膜を露光させることにより、影響を受けるということが長く知られている。
【０００５】
よって、被験者の目又は組織を露光させることにより、サーカディアン・リズムの障害を治療するための種々の手法が開発されている。前述の手法の多くは、自然光や他の動的光状態の強度及びスペクトルを厳密にシミュレートする人工光を生成するよう構成された光源を使用する。例えば、通常の装置の１つには、コンピュータによって制御される種々の色の光源の集まりが含まれる。光源によって生成される光のスペクトル品質が測定され、コンピュータに供給され、コンピュータは次いで、所望の光状態を生成するよう光源を調節する。
【０００６】
知られている別の装置は、被験者と特定の距離だけ離間し、被験者に向けられた複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、ＬＥＤに電気的に接続され携帯型電源と、ＬＥＤの動作を変えるコントローラとを使用する。装置は、被験者が快適に装着するために十分軽量かつ小型である。前述の１つ又は複数の装置は、被験者の網膜に、被験者の血管組織に、又は同時に網膜及び血管組織に光を供給するために使用される。網膜の照射の場合、小型ＬＥＤをめがねのフレームに一体化し、被験者に光を誘導するよう配置する。血管組織の照射の場合、レンズ及びＬＥＤのアレイが、被験者の皮膚に固定されたケーシングに含まれる。
【０００７】
人間のサーカディアン・リズムや他の光依存性の体の仕組みを調節するか、又は変調させるよう構成された光源も知られている。前述の光源は、例えば、人間の目によってほぼ白色光と認識されるように、可視スペクトルにわたって分布した波長を有するスペクトル成分を備えた光を生成することが可能である。波長４６０ｎｍ付近の変則的な波長帯内の光源によって発出される光のエネルギは、人間のサーカディアン・リズムの変調を亢進又は抑制するための等しい幅の何れかの他の波長帯において発出されるエネルギとかなり異なり得る。
【０００８】
メラトニン・サイクルの位相に実質的に影響を及ぼすことなく、適切な光放射にさらすことにより、人間の被験者の敏捷性を制御することが一般に知られている。メラトニンは、人間の被験者の敏捷性を制御するために使用することが可能な睡眠ホルモンである。適切な光放射は、メラトニン抑制性放射（メラトニン・ワット／ワット）及び光出力（ルーメン／ワット）の出力割合で規定され、出力割合及び光出力は、サイクルの位相に対する所望の影響を得るよう調節される。例えば、従来の手法の１つは、色制限装置に結合された表示画面によって特徴付けられる。プログラム可能なコントローラは、特定の時点における画面上の特定の色の信号を低減させるか、又はなくすよう、電子装置と表示画面との間で信号を変える。画面上の青色をなくし、又は青色を低減させることにより、通常の睡眠サイクルを可能にするために通常の睡眠時間に先行してメラトニンの通常の生成が可能になる。
【０００９】
光源から連続的に可変光強度レベルを生成することにより、空間における被験者のサーカディアン・リズムを調節することも知られている。空間における被験者に利用可能にされる光源から出力される光は、所定の地理的位置の太陽及び月の高度、並びに、所定の地理的位置における日の選択された時間間隔にわたる時間の経過に対応して変動する制御信号に応じて制御される。
【００１０】
しかし、前述の手法の多くは、所望の生理作用を誘起することに注力するものであり、よって、照射に対する適切性は低い。例えば、Ｆｉｇｕｅｉｒｏ刊行物により、短波長の可視放射（すなわち、「青色」光）が人体のサーカディアン・リズムを同期化させる主たる役割を果たすものであることが認識され、この有利な作用を誘起するために青色光を使用することが示唆されている。残念ながら、共通の白色光源によって発出される短波長の放射の量はやや低い。よって、青色光自体は、表１に示すように、白色光よりも、人体のサーカディアン・リズムを同期化させるうえでずっと効果的である。しかし、青色光の使用により、目にみえる作業の大半にとって照射が適切でなくなってしまう。
【００１１】
【表１】
2010527728.tif 000011
【００１２】
更に、従来のシステム及び方法は、いくつかの自己照射又は空間照射に有用な範囲内の特定の光刺激を維持しながら、所望の範囲内の生理的刺激をもたらすことは可能でない（特許文献１〜６を参照されたい。）。したがって、従来の手法の欠点を解消する光刺激及び光誘起生理的刺激をもたらすための新たな方法及びシステムに対する必要性が存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第６，４５９，９１９号明細書
【特許文献２】独国特許第１０３５９３７６号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００３／０２２３，０３６号明細書
【特許文献４】米国特許第６，３５０，２７５号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００４／２３２，３５９号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００４／０５２，０７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
必要に応じて電力ワット毎にサーカディアン刺激を増加又は減少させるようスペクトル電力分布を修正することが可能な白色光源を提供することが効果的であることを本願の出願人は認識し、理解している。その場合、光源は、通常モードにおいて、高いエネルギ効率で空間照射及び／又は自己照射をもたらし、かつ、必要な場合、所望の光誘起生理作用を刺激する（例えば、人間の被験者のサーカディアン・リズムを同期化させるために最大の量の青色光を供給する）ことができ得る。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
よって、本発明の一目的は、光刺激及び生理的刺激をもたらす方法及びシステムを提供することである。本発明の局面によれば、所望の光誘起生理的刺激及び所望の光刺激をもたらす光を発出するシステムを提供する。上記システムは、第１の波長帯の光を発出するよう構成された１つ又は複数の第１の発光素子であって、１つ又は複数の第１の発光素子が１つ又は複数の第１の制御信号に反応する発光素子と、第２の波長帯の光を発出するよう構成された１つ又は複数の第２の発光素子であって、１つ又は複数の第２の発光素子が１つ又は複数の第２の制御信号に反応する発光素子と、動作するよう１つ又は複数の第１の発光素子及び１つ又は複数の第２の発光素子に結合された制御システムとを備え、制御システムは、所望の光誘起生理的刺激、所望の光刺激、第１の波長帯、及び第２の波長帯に基づいて１つ又は複数の第１の制御信号及び１つ又は複数の第２の制御信号を生成するよう構成される。生理的刺激の変動は、約４２０ｎｍと約５００ｎｍとの間の周波数を有する光の変動する発出を含み得る。種々の実施例では、所望の光刺激及び生理的刺激は、所望の限度を超えないか、又は所定の値の範囲内に収まる。
【００１６】
本発明の別の局面によれば、所望の光誘起生理的刺激及び所望の光刺激をもたらすよう光を制御する方法を提供する。上記方法は、第１の強度で第１の波長帯を有する光を生成する工程と、第２の強度で第２の波長帯を有する光を生成する工程と、所望の光誘起生理的刺激及び所望の光刺激を有する混合光を生成するよう第１の強度及び第２の強度を調節する工程とを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】色覚のストックマン錐体分光感度を示す図である。
【図２】標準的な人間の観察者の無彩色反応、並びに、赤色・緑色及び青色・黄色のクロマティック・バレンスを示す通常の反対過程グラフである。
【図３】人間の目の無彩色明所視効果曲線Ｖλと比較したスペクトル分解生理的刺激を示す図である。
【図４】本発明の実施例による、システムのアーキテクチャを示すブロック図である。
【図５】波長の関数として、人間の目の一般的に知られた代表的な明所視及び暗所視の統計的平均無彩色反応を示す図である。
【図６】所望の色度を得るための別々の発光素子の組の混合を示すＣＩＥ色度図の一部分を示す図である。
【図７】本発明の実施例による、光刺激及び生理的刺激をもたらすシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
添付図面では、同じ参照符号は概ね、別々の図を通じて同じ部分を表す。更に、添付図面は、必ずしも縮尺通りに描かれず、その代わりに、本発明の原理を例証することが強調される。
【実施例】
【００１９】
別途明記しない限り、本明細書及び特許請求の範囲記載の科学技術用語は全て、本発明が属する技術分野における当業者によって一般に理解される意味と同じ意味を有する。特に、「発光素子」（ＬＥＥ）の語は、例えば、その両端間に電位差を印加するか、又はそれを通して電流を流すことによって励起させると、電磁スペクトルの領域、又は領域の組合せ（例えば、可視領域、赤外線領域及び／又は紫外線領域）において放射を発出するデバイスを定義するために使用される。したがって、発光素子は、単色光、準単色光、多色光、又は広帯域スペクトル発出特性を有し得る。発光素子の例には、半導体ＬＥＤ、有機ＬＥＤ、高分子ＬＥＤ、光励起リン光体被覆発光ダイオード、光励起ナノ結晶発光ダイオードや、当業者によって容易に理解される他の同様なデバイスを含む。更に、発光素子の語は、放射を発出する特定のデバイス（ＬＥＤダイ、チップや、当業者によって容易に理解される前述の他のデバイス）を定義するために使用され、特定の１つ又は複数のデバイスが配置されるハウジング若しくはパッケージ、あるいは特定のデバイスの駆動及び／又は光出力手段、専用基板又は共有基板とともに放射を発出する特定のデバイスの組合せを定義するために使用することが可能である。
【００２０】
「光刺激」の語は、本明細書及び特許請求の範囲では、人間の観察者によって視覚的に認識される光の１つ又は複数の局面を表すために使用される。例えば、色、明度、輝度、強度、光束、色度、相関色温度（ＣＣＴ）等は、当業者によって理解されるように光刺激とみなし得る。光は、別々のやり方で別々の観察者を視覚的に刺激することができるが、種々の光刺激を評価するために標準化されたメトリックを使用することが一般的である。いくつかの、光刺激、又はその指標（例えば、視感効果度、輝度、光束、強度、補正済色温度（「ＣＣＴ」）、色調指数（「ＣＲＩ」）及び色度（明所視、暗所視、又は薄明視状態の下））が当該技術分野において知られており、種々の明確な観測条件について標準化されている。例えば、ＣＣＴは通常、明度が同じであり、特定された観察条件下での特定の刺激に、認識された色が最も類似したプランクの放射体の温度として定義される。
【００２１】
「光誘起生理的刺激」又は「生理的刺激」の語は、本明細書及び特許請求の範囲では、光の特性（光誘起生理作用の強度の重要な合図であり得る露光の時間及び持続時間、並びに特定の分光組成など）を表すために使用される。しかし、生理的刺激は一般に、光以外の合図を含み得る。一日を通じた、生命体における代謝及びその作用の特定の生化学的サイクル（例えば、メラトニン代謝、覚醒・睡眠サイクル、器官活動サイクル等）を示す、又は適切な特定の生理作用は多くの場合、特にサーカディアン刺激として表す。
【００２２】
この種々の実施例及び実現形態では、本発明は、所望の光誘起生理的刺激及び所望の光刺激をもたらす光を発出する方法及びシステムに関する。光は、いくつかの自己照射又は空間照射のアプリケーションに有用な所定の第２の範囲内の光刺激を維持しながら、所定の第１の範囲内の生理的刺激を異ならせるよう制御することが可能である。例えば、一部の実施例では、別々のスペクトル特性を有する複数の発光素子に供給される駆動電流を制御するコントローラが提供される。発出された混合光が、所望の生理的刺激及び光刺激と関連付けられるように電流の組合せが制御される。
【００２３】
本発明の実施例によれば、光誘起生理的刺激及び光刺激をもたらす光を発出するシステムは、１つ又は複数の第１の発光素子、１つ又は複数の第２の発光素子、及び制御システムを含む。１つ又は複数の第１の発光素子は、第１の波長帯の光を発出するよう構成され、１つ又は複数の第１の制御信号に反応する。更に、１つ又は複数の第２の発光素子は、第２の波長帯の光を発出するよう構成され、１つ又は複数の第２の制御信号に反応する。制御システムは、動作するよう１つ又は複数の第１の発光素子及び１つ又は複数の第２の発光素子に結合され、第１の制御信号及び第２の制御信号を生成するよう構成される。前述の制御信号を生成するために、制御システムは、所望の光誘起生理的刺激及び所望の光刺激を表す情報、並びに第１の波長帯及び第２の波長帯を示す情報を使用するよう構成される。制御システムによって評価される制御信号は、第１の範囲内の所望の光誘起生理的刺激及び第２の範囲内の所望の光刺激を有する光を生成することが可能であるために第１の発光素子及び第２の発光素子を制御するために使用することが可能である。
【００２４】
通常、人間の網膜におけるカラー・センサは可視スペクトルの相当に広く、かつ重なる領域内で反応するので、「白色」光として別々のスペクトル電力分布（ＳＰＤ）を表す多色光源から混合光を認識することが可能である。例えば、図１に示す「ストックマン錐体分光感度」表は目の各種錐体の分光感度を示す。実質的に白色の光であると認識されるものは、変動性が高い分光組成であり得る。例えば、特定の連続広帯域スペクトル（昼光などや、赤色ＬＥＥ、緑色ＬＥＥや青色ＬＥＥなどのいくつかの狭帯域多彩色光源によって発出される光などの顕著なスペクトル・ピークを備えたもの）は白色光として認識され得る。
【００２５】
光誘起生理的刺激は、電磁スペクトルの可視部分の特定の青色領域及び緑色領域において発出される放射の量と関係し得、多くの場合、他のスペクトル領域における放射の量と無関係である。当業者が容易に理解するように、人間及び他の種は、主に、別々の特定の波長における放射の強度の差に対する視覚系の特定の感度が理由で色を認識することが可能である。視覚系のこの感度は通常、反対色性として知られており、内容を本明細書及び特許請求の範囲に援用するＨｕｒｖｉｃｈらによる、「Ａｎ  ｏｐｐｏｎｅｎｔ−ｐｒｏｃｅｓｓ  ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  ｃｏｌｏｕｒ  ｖｉｓｉｏｎ，  Ｐｓｙｃｈｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  ６４：  ３８４−４０４，  １９５７」に開示されている。図２は、標準的な人間の観察者の無彩色反応、並びに、赤色・緑色、青色・黄色のクロマティック・バレンスの通常の反対過程グラフである。
【００２６】
特定のサーカディアン刺激に反応することが知られているいくつかの生理作用が存在しており、別々の刺激は異なる生理作用をもたらし得る。生理作用は、睡眠、細胞代謝、免疫反応等に影響を及ぼすか、又は睡眠、細胞代謝、免疫反応等を制御し得るホルモンを含む特定の種類のホルモンの別々のレベルの代謝を含み得る。例示的な生理的刺激効果曲線は、内容を本明細書及び特許請求の範囲に援用するＲｅａによる「Ａ  Ｓｅｃｏｎｄ  Ｋｉｎｄ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔ，  Ｏｐｔｏ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｎｅｗｓ，  Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２００６，  ｐｐ．  ３５−３９」に開示されたような波長の関数としてメラトニン代謝の感度を概括的に示す。この曲線は、約４４０ｎｍ（青色）において最高点に達し、約５７０ｎｍにおいて局所最小値を有する。
【００２７】
２つのＳＰＤは実質的に類似した光作用を表し得るが、大きく異なる生理作用を顕在化させ得る。例えば、別々の白色光は、生理的刺激として実質的に違ったふうにふるまいまがら、同様な強度及び相関色温度（ＣＣＴ）を表し得る。例えば、本発明の実施例では、ＲＧＢ  ＬＥＥベースの照明設備は、約４４０ｎｍ及び約４８０ｎｍそれぞれにおけるピーク波長を有する２つの青色ＬＥＥを有する。１つのＬＥＥ又は両方のＬＥＥは、赤色及び緑色ＬＥＥとの組合せで使用する場合、広範囲にわたるＣＣＴの白色光を生成するために使用することが可能である。しかし、４８０ｎｍのピーク波長の青色ＬＥＥの知覚測定強度は４４０ｎｍのピーク波長の青色ＬＥＥの知覚測定強度の６倍である一方、４８０ｎｍの青色光の図３に示すサーカディアン刺激は、４４０ｎｍの青色光のサーカディアン刺激の約６０％である。４４０ｎｍ青色光及び４８０ｎｍの青色光の比に応じて、多色ＬＥＥベース光源システムによる対応するサーカディアン刺激は、４４０ｎｍ及び４８０ｎｍのピーク波長の青色ＬＥＥの相対強度を異ならせることにより、知覚強度、光束やＣＣＴなどの光刺激における知覚可能な変動なしで約１０倍にわたって制御することが可能である。暖白色、暖青色、及び暖緑色などの他の色のＬＥＥと、前述の青色ＬＥＥを組合せる場合、同様な原理があてはまる。
【００２８】
一般に、特定の第１のスペクトルの光から特定の第２のスペクトルへの変更は、所望の光刺激に影響が及ぼされる場合、その影響よりも大きな程度に生理的刺激に影響を及ぼし得る。例えば、一実施例では、本発明は、所定の光刺激（例えば、所定の強度、ＣＣＴ、ＣＲＩ又は色度）に関連付けられた十分に高品質の白色光を維持するために使用することが可能である一方、かかる生理的刺激の変動により、かなりの生理作用に影響を及ぼし得る。
【００２９】
図４は、本発明の種々の実施例による、ＬＥＥベースの照射システム１００のアーキテクチャを示す。照射システムは、別々のＮ色のＬＥＥ１３０と、コントローラ１１０と、光学系１２０とを含む。多くの実施例には、光源は、別々の少なくとも２色のＬＥＥ１３０を含む。ＬＥＥ１３０のうちの何れか１つは、例えば、赤色、緑色、青色、コハク色、マゼンタ色、黄色、水色、白色、又は他の色の光若しくは色の組合せの光を発出し得る。光学系１２０は、多色ＬＥＥによって発出された光を効率的に捕捉し、混合するよう企図されている。システム１００は、混合光の分光組成を評価するための光センサ・システム１４０を含み得る。任意的な光センサ・システム１４０は、動作するよう、適切に構成されたコントローラに結合し、その組合せを使用して、光学的フィードバックにおいて発光素子を制御することが可能である。照射システムは、動作中にユーザによって供給される特定のパラメータを提供するためのユーザ・インタフェース１５０も含み得る。照射システム１００は、種々の汎用の空間照射アプリケーション及び／又は自己照射アプリケーション（装備品／照明器具、あるいは、画面、パネル、モニタやプロジェクタなどのディスプレイ装置など）に使用することが可能である。
【００３０】
本発明は、所望の光刺激及び生理的刺激を有する光を生成することが可能であるように、かつ／又は、所望の光刺激及び生理的刺激は所定の限度を超えないか、若しくは所定の値の範囲内に収まるようにＬＥＥベースの照射システムを制御する方法を対象としている。ＬＥＥベースの光源によって生成される光は、同時に、又は交互に光刺激及び生理的刺激をもたらすことが可能である。例えば、後者の場合、光源は、光刺激又は生理的刺激を別の時点でもたらす一方で、一時点で所望の第１の光刺激及び生理的刺激をもたらし得る。すなわち、光源は、照明に一般にふさわしくない所望の生理的刺激のみをもたらし、上記の通り、所望の光刺激をもたらさないよう構成することが可能である。光源は、種々のレベル、又は種々のタイプの光刺激及び／又は生理的刺激をもたらすよう構成することも可能である。本発明の一部の実施例では、この変動は、観察者には認識できない。
【００３１】
生理的刺激／サーカディアン刺激を再生可能に数量化するための尺度がいくつか存在しているが、サーカディアン刺激を数量化するための精緻化された尺度が当該技術分野において開発されている。種々の尺度を本発明において、例えば、当業者が容易に分かるように、適切なＬＥＥの選択又はコントローラの再構成によって使用することが可能である。いくつかの光刺激（例えば、輝度、光束、強度、ＣＣＴ、ＣＲＩ及び色度（明所視、暗所視、又は薄明視状態下））が当該技術分野において知られており、種々の明確に定義された状態について標準化されている。視感効果度、光束対放射束比も同様に知られており、標準化されており、光刺激の潜在的に有用な指標である。
【００３２】
一実施例では、ＬＥＥによって発出される光は、照射システムの構成部分と相互作用することが可能である。これは、別々の波長における対応する屈折率及び吸収率によって定められる別々の率で屈折され、吸収され得る。光学系は、前述の作用を活用して、所望の照射アプリケーションに適した放射の適切な同種のビームに別々のＬＥＥからの光を適切に混合するよう企図され得る。光学系によって供給される光は、各ＬＥＥによって供給される光のほぼ和であるか又は重ね合わせであるが、光源システム内部の吸収、屈折、回折、色収差等による発出光の分光組成の実用的に適切であり、場合によっては不必要な特徴を表し得る。一実施例では、コントローラは、光を制御するためにオープン光ループが使用されているか、クローズド光ループが使用されているかにかかわらず、発出光において所望の光刺激及び生理的刺激を維持するために、不必要なスペクトル特徴を補償するよう構成することが可能である。例えば、コントローラは、短波長光を直接発出するか、又は短波長光の生成をもたらすＬＥＥによって発出される光の強度を増加させることにより、光源系による短波長光の比較的高い量を補償することができる。
【００３３】
別々の色のＬＥＥの他に、各種ＬＥＥを光源システムにおいて使用することができる。例えば、光源システムは、広スペクトルの暖色の白色光（すなわち、狭スペクトルの青色及び緑色のＬＥＥと組合せた低ＣＣＴのＬＥＥ）を使用し得る。更なる例として、光源は、赤色、緑色、及び青色のＬＥＥのみを使用することができる。別の色の適切に制御されたＬＥＥを使用して、生理的刺激及び光刺激（例えば、混合光の強度、ＣＣＴ又は色度）を望ましいやり方で異ならせることが可能である。
【００３４】
発光素子はすばやくオン及びオフに切り換えることが可能である。広い範囲の照射アプリケーションでは、オン・サイクルとオフ・サイクルとの間のトランジェントはほぼ瞬時とみなし得る。知られているように、よって、ＬＥＥはいくつかの別々のやり方で効果的に制御することが可能である。例えば、ＬＥＥによって発出された光の認識された明度は、ＬＥＥのオン状態とオフ状態との間で駆動電流をパルスですばやく変調することによって制御することが可能である。パルス変調された駆動電流制御の一般的な例には、パルス幅変調（ＰＷＭ）及びパルス符号変調（ＰＣＭ）が含まれる。十分なＰＷＭを、より大きなダイナミック・レンジにわたる高精度の明度制御に使用することが可能である。通常、デューティ・サイクル又はパルス列密度を変えながら、ゼロ（オフ）と固定の有限の（オンの）値との間のスイッチ駆動電流及びパルス持続時間又は固定周波数を備えた駆動電流列を利用する。駆動電流の振幅又は周波数を変え得る、又は有限の非ゼロのオフの電流を利用することができるＰＷＭ手法及びＰＣＭ手法の変形が多数存在している。知られているように、十分すばやくパルス変調されたＬＥＥからの光のフリッカは通常、知覚不能である。限界フリッカ周波数とも呼ばれるかかる低周波数限度は、観察者の特定の状態によって左右され、個人及び別々の種間で異なり得る。人間は通常、約１００ヘルツを上回る明度の変動を認識することが可能である。やはり知られているように、人間の視覚系は、明度の変動よりも、色／色度の特定のばらつきの影響を受けにくい。ＬＥＥは、連続した駆動電流の振幅を異ならせることによっても制御することが可能である。本発明の別々の実施例は、前述又は別の形態の駆動電流制御を使用することができる。
【００３５】
特定の実施例では、コントローラは、駆動電流手法により、ＬＥＥの別々のＮ色のＬＥＥ駆動電流を制御する。色毎に２つ以上のＬＥＥを使用することができる。一実施例では、各ＬＥＥによって発出される光に関し、コントローラはフィードフォワード（オープン光ループ）型又はフィードバック（クローズド光ループ）型コントローラであり得る。光フィードバック・コントローラは通常、発出された光の分光組成を少なくともある程度、評価することができるために、適切な光センサ・システムを必要とする。更に、一実施例では、光源システムは、例えば、ＬＥＥの動作温度又は他の動作特性を示す情報を供給するための１つ又は複数の温度又は順電圧センサを含み得、よって、コントローラは、オープン光ループの使用又はクローズド光ループの使用にかかわらず、温度フィードバック・コントローラとして構成し得る。多くのタイプのＬＥＥの順電圧を使用して、ＬＥＥ接合温度を十分正確に評価することが可能である。いくつかの他の形態の温度センサが当業者に知られている。
【００３６】
一実施例では、コントローラは、少なくとも部分的にはオープン光ループのやり方で、発出された混合光を望ましいやり方で正確に制御することができるために、ＬＥＤベースの光源システムの構成部分の十分に正確なモデルに応じて構成することができる。モデルは、各ＬＥＥの名目上の色及びスペクトルバンド幅、各ＬＥＥの温度ドリフト及びスペクトル広がり、各ＬＥＥの接合温度、各ＬＥＥの駆動電流光束反応関数などのパラメータを含み得る。任意的な光センサを備えた実施例では、コントローラは、望ましくない副作用を低減させながら、動的駆動電流制御を評価するために、光束反応関数対、駆動電流内の固有の動的特性によって任意に構成することができる。
【００３７】
コントローラは、ＬＥＥの適切なパルス駆動電流又は連続した駆動電流を供給するために、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、プログラマブル・ロジック・デバイス、ドライバ、定電流源、電圧安定器等を含むいくつかの構成部分を含み得る。コントローラは、更に、所望の光刺激、及びサーカディアン刺激又は生理的刺激に基づいて駆動電流を求めるよう構成され、所望の刺激をもたらすよう別々の動作手法間で切り換えることができる。
【００３８】
一実施例では、コントローラは、動作するようメモリ・デバイスに結合することが可能である。例えば、メモリ・デバイスはコントローラに一体化することが可能であるか、又は適切な通信リンクを介してコントローラに接続されたメモリ・デバイスであり得る。更なる実施例では、コントローラは、装置の動作中に後に使用するためにメモリ装置に、先行して求められた駆動電圧及び／又は電流の所要の電圧及び／又は電流の振幅を格納することが可能である。メモリ・デバイスは、電子的に消去可能なプログラム可能リード・オンリー・メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、電子的プログラム可能なリード・オンリー・メモリ（ＥＰＲＯＭ）、不揮発性ランダム・アクセス・メモリ（ＮＶＲＡＭ）、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）、プログラム可能なリード・オンリー・メモリ（ＰＲＯＭ）、フラッシュ・メモリや、データを記憶するための何れかの他の不揮発性メモリとして構成することが可能である。メモリは、コントローラに結合され、コントローラに関連付けられたＣＰＵによる処理又は実行のために設けることが可能な１つ又は複数のデバイスを監視又は制御するための制御命令（例えば、プログラム・コード、ソフトウェア、マイクロコード又はファームウェア）及びデータを記憶するために使用することが可能である。
【００３９】
本発明の実施例では、コントローラは、混合光が、上述のようなやり方で、所望の光刺激及び生理的刺激（例えば、サーカディアン刺激）をもたらすように、ＬＥＥ色毎に駆動電流を求めるよう適切に構成することが可能である。例えば、コントローラは、例えば、ユーザ入力や他の命令に基づいて、生理的刺激が必要であるか否かを判定し、肯定の場合、照射システムによって誘起される対象の所望の量及びタイプの刺激を判定するよう構成された刺激制御モジュールを含み得る。刺激制御モジュールは更に、所望の範囲における１つ又は複数の光刺激を維持しながら生理的刺激をもたらし、発光素子の駆動電流に適切に影響を及ぼすために各タイプからの光の量を求めるよう構成することが可能である。
【００４０】
例えば、刺激制御モジュールが、必要な生理的刺激がほとんどないと判定した場合、コントローラは、生理的刺激をもたらすことを特に考慮せず、所望の光刺激を有する照射を供給するために、発光素子を駆動させることが可能である。所望の光刺激は一実施例では、コントローラへの入力（例えば、ユーザ入力による）に基づいて判定することが可能である。特定の生理的刺激が必要であると刺激制御モジュールが判定した場合、コントローラは、所望の刺激をもたらすために、選択された電流を使用して、発光素子の選択された組合せを駆動させることが可能である。発光素子及び駆動電流は、可能な場合、生理的刺激及び１つ又は複数の所望の光刺激が所定の所望の範囲内に収まるように、コントローラとともに刺激制御モジュールによって選択することが可能である。所望の生理的刺激及び所望の光刺激を、発光素子によって発出される光の範囲などの、照射システムの限度が理由でもたらすことが可能でない場合、刺激制御モジュールは、光刺激及び生理用刺激の許容可能な範囲内で実現可能な照射を求めることが可能になるまで、所定のやり方で所望の生理的刺激及び所望の光刺激のうちの１つ又は複数を調節することが可能である。例えば、所望のレベルよりも低いレベルの生理的刺激を、所望のレベルにおける照射を維持するよう誘起することができる。
【００４１】
一実施例では、コントローラは、コントローラに一体化された電流ドライバを使用することにより、動作するよう、直接、発光素子に結合された所望の電流波形を供給するよう構成することが可能である。
【００４２】
別の実施例では、コントローラは、制御信号を電流ドライバに供給するよう構成することが可能であり、制御信号は、動作するよう発光素子に結合された所望の電流波形を供給するよう電流ドライバを誘起するよう構成される。
【００４３】
特定のスペクトルの光によって供給される生理的刺激は、生理的刺激モデルに基づいて光源によって発出される光のスペクトルを適切に変換することにより、強度又は色度と同様に評価することが可能である。例示的な生理的刺激のスペクトル分解感度を図３に示す。図５は、波長の関数として、人間の目の一般的に知られた代表的な明所視及び暗所視の統計的平均反応を示す。前述の反応特性は、かかる生理的反応、明所視反応、暗所視反応、又は薄明視反応により、関心の光のスペクトル分布を重み付けし、例えば、当業者が容易に理解するように、積分により、あるいは、近似的には、離散的な間隔での重み付けされた値の総和により、又は他の手法により、平均重み付け値を評価することにより、光の視感効果度を求めるために使用することが可能である。
【００４４】
本発明は一般に、特定のスペクトル生理的刺激関数をそれぞれが使用する、特定の生理作用の１つ又は複数の経験的な生理的刺激モデルを利用する。一実施例では、前述の関数は、関心の光のスペクトル分布の重み付けされた平均又は別の関数を評価することにより、期待された生理作用を評価するために使用することが可能である。生理的刺激を判定することは、混合光のスペクトルの特定の近可視部分及び可視部分における放射の強度についての情報を必要とし得、更に、一部の近可視波長領域における放射の強度は、強度又は色度などの光刺激にあまり影響を及ぼさないか、又は全く影響を及ぼさないことがあり得る。更に、潜在的な生理作用を正確に評価することができるために、瞬時の生理的刺激を、タイミング、持続時間及び強度などの他の情報と組合せる必要があり得る。
【００４５】
スペクトル放射電力分布などの光のスペクトル分布は、いくつかのやり方で生理的刺激又は光刺激の測定をもたらすよう変換することが可能である。例えば、メラトニン代謝や光束などの刺激を表すスカラー値は、重み付け積分、重み付け総和、又は当業者が理解するような他の演算により、スペクトル放射電力分布から数学的に導き出すことが可能である。別の例として、３刺激値又は色度値を表すベクトル値関数は適切な演算によって同様に導き出すことが可能である。
【００４６】
一実施例では、コントローラは、システムの１つ又は複数の所定の動作モード毎の光刺激及び生理的刺激のそれぞれのモデル、並びに照射システムのモデルで構成することが可能である。コントローラは、システムの動作状態（例えば、温度、デバイスの経年変化、環境光の量）を監視し、前述のモデルにおけるパラメータの形式で使用して、所望の光刺激及び生理的刺激を備えた光を生成するために十分なＬＥＥ駆動電流を評価することが可能である。所望の刺激は、予め定め得るか、又は、任意的には、ユーザ・インタフェースを介して動作中にリアルタイムで供給することができる。
【００４７】
刺激、動作パラメータ、及び駆動電流間の関係は、非線形性が高い特性を表し得るが、いくつかの別々の手法を使用することにより、近似であり、実際に十分なやり方で解決することが可能である。例えば、コントローラは、刺激、パラメータ及び駆動電流の間の関係の非線形特性を表す等式系を解くための、標準的な解析的等式解法及び非解析的等式解法、制約付き等式解法及び非制約付き等式解法、ファジー・ロジック、ニュートラル・ネットワーク・モデル等を使用することができる。
【００４８】
前述の通り、光源は、一般に、別の時点で光刺激又は生理的刺激をもたらす一方で、一時点で所望の第１の光刺激及び生理的刺激をもたらし得る。すなわち、光源は、照射に一般にふさわしくない所望の生理的刺激のみをもたらし、上記の通り、所望の光刺激をもたらさないよう構成することが可能である。光源は、可変のレベル、又は可変のタイプの光刺激及び／又は生理的刺激をもたらすよう構成することも可能である。
【００４９】
一実施例では、所望の光誘起生理的刺激は、光束、強度、色、色度、ＣＲＩ、及び／又はＣＣＴなどの所望の光刺激とともに同時に連続してもたらすことが可能である。別の実施例では、コントローラは、所望の時間平均された光刺激への影響が最小である一方で、生理的刺激を向上させるために十分な分光組成の光の更なるバーストで分光組成が変調されるようにＬＥＥを制御するよう構成される。切り換えは、バーストの持続時間及び周波数を適切に選択することにより、種々のやり方で行うことができる。光の明度に応じて、人間の視覚系は、輝度のばらつきに対する感度よりも色又は色度のばらつきに対する感度が一般に低い。したがって、一実施例では、明度を示す光刺激を、色又は色度を示す光刺激よりも小さな範囲内で異ならせ、それにより、照射における知覚可能なばらつきを低減させることが可能になる。
【００５０】
一実施例では、コントローラは、所定のレベルに、又は所定のレベル付近の所定の範囲内に、所望の光刺激を維持する一方で、所望の生理的刺激を達成するよう構成される。これが可能でない場合、コントローラの別々の実施例は、違ったふうに反応するよう構成することができる。例えば、コントローラは、所望の生理的刺激を達成するために、所望の光刺激の特定の限度を変更するよう構成することができるか、又は、あるいは、光刺激の限度を変更することなく達成することが可能でない生理的刺激を抑制することができる。当業者が容易に分かるように、他の反応（例えば、各刺激の許容可能なレベルを有する実現可能な照射を求めるために、所定の優先度、又は優先度の重み付けに基づいて別々の量だけ、別々の刺激の限度を変更する）が考えられる。
【００５１】
更に、特定のスペクトル範囲内の特定の強度の光のみが特定の生理的刺激に効果的に寄与し得る。一実施例では、スペクトル感度の帯域幅又は生理的刺激の重み付け特性は、照射システムにおいて使用する対象のＬＥＥの主な波長及び帯域幅を求める場合、重要であり得る。
【００５２】
一実施例では、変動する動作状態下のＬＥＥの帯域幅の広がり及びＬＥＥの主波長のドリフトは、群によって発出された光のスペクトルを広げるために、類似しているが異なる名目上の主波長を備えた特定の色のＬＥＥの群を使用することが要求され得る。群の１つ又は複数のＬＥＥのスペクトルが、かかるスペクトル生理反応関数ともう重ならなくても、群全体によって発出された光のスペクトルにおける強度のばらつきは、生理的刺激におけるかなりのばらつきをなおもたらし得るということをこの構成は確実にし得る。例えば、適切にビニングされた十分に大きな数の色のＬＥＥは、スペクトルを必要なレベルまで広げるために、適切な名目上の主波長のひろがりをもたらすことが可能である。
【００５３】
例１、２及び３は、本発明の実施例による、照射システムに一体化することが可能なＬＥＥの例示的な構成を規定する。照射システムは、ＬＥＥの前述の例示的な構成を適切に制御するための所要の構成部分、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア等を含む。
【００５４】
例示的なＬＥＥベースの一光源システムは、同じ明所視の光束の光を発出する広帯域白色光源よりも大きな生理的刺激をもたらす光を発出することが可能な赤色、緑色及び青色のＬＥＥを使用する。例えば、光源の明所視の光束は、その波長における視感効果度（図３及び図５において示す）により、可視波長それぞれにおける光源の放射束に重み付けし、所定の範囲の可視波長にわたり、結果を加算又は積分することによって表すことが可能である。
【００５５】
光束は一定範囲の波長にわたって寄与を総和又は積分することによって求められるので、２つの光源（例えば、赤色ＬＥＥ、緑色ＬＥＥ，及び青色ＬＥＥ、並びに、広帯域白色光源を備えたＬＥＥベースの光源）は、ほぼ同じ合計光束を有するが、かなり異なるスペクトル分布を有し得る。同様に、生理的刺激は、生理反応関数（例えば、図３に示すようなメラトニン代謝）により、各可視波長における光源の放射束を重み付け、波長の所定の範囲にわたり、結果を総和又は積分することによって表すことが可能である。したがって、光束又は視感効果度及び生理反応の重み付け関数（例えば、メラトニン代謝）はかなり、異なり得るので、光束がほぼ同じ状態に留まる一方で、生理的刺激がかなり異なるように２つの光源の別々のスペクトル電力分布を構成することが可能である。
【００５６】
別の例示的なＬＥＥベースの光源系は、異なる２つ以上の名目上の主波長を備えた青色ＬＥＥ、並びに、１つ又は複数の緑色ＬＥＥ、及び１つ又は複数の白色ＬＥＥを使用し、発出された光の生理的刺激は、視感効果度又は色度を異ならせることなく、異ならせることが可能であるように構成される。前述の通り、選択された第１の青色ＬＥＥは、選択された第２の青色ＬＥＥよりも目に見える刺激を顕在化させる波長で、より高い割合のその出力を供給することが可能である一方、緑色ＬＥＥ及び白色ＬＥＥは、可視刺激を顕在化させる波長で比較的小量のその出力を供給することが可能である。第１の青色ＬＥＥ及び第２の青色ＬＥＥによって発出される光の相対量を変えることにより、よって、視覚刺激の量を変えることが可能である。
【００５７】
ほぼ同時に、緑色ＬＥＥ及び白色ＬＥＥによって発出される光の量は、ほぼ同じ視感効果度又は色度を維持するために相応に調節することが可能である。例えば、視感効果度を維持するために、青色光の相対量が、混合青色光の視感効果度が減少するように調節された場合、緑色光及び白色光の量は、混合された緑色光及び白色光の視感効果度の対応する増加をもたらすよう調節することが可能である。視感効果度における増加及び減少は、実質的に相殺するよう構成され、それにより、実質的に、全体の視感効果度が一定であることを維持することが可能である。
【００５８】
別の例として、図６はＣＩＥ色度図の一部分を示す一方で、白色ＬＥＥ、緑色ＬＥＥ及び２つの青色ＬＥＥからの光を混合して、結果として生じる光をもたらす。白色ＬＥＥ、緑色ＬＥＥ、第１の青色ＬＥＥ、及び第２の青色ＬＥＥの色度は、頂点６１０、６２０、６３０及び６４０それぞれにある。結果として生じる色度が個々のＬＥＥの色度の凸状の組合せとして正確に表すことが可能な場合、点６５０における色度は、以下のように、青色ＬＥＥのうちの１つのみを使用して達成することが可能である。色度６３０を有する第１のＬＥＥのみが使用される場合、青色光対白色光の（強度）比はａ／ｂであり得、混合された青色光及び白色光、対緑色光の比はｃ／ｄであり得る。色度６４０を有する第２の青色ＬＥＥのみを使用する場合、青色光対白色光の（強度）比はｘ／ｙであり得、混合青色光及び白色光、対緑色光の比はｃ／ｚであり得る。両方の青色ＬＥＥが使用された場合、点６５０における色度は同様に、線分６６０に沿って色度を有する同等の青色ＬＥＥを考慮に入れることにより、同様に達成することが可能であり、色度は、２つの青色ＬＥＥの相対強度に応じて重み付けされる色度６３０及び６４０の凸状の組合せによって定められる。
【００５９】
所望の光刺激及び生理的刺激に応じて、照射システムは、以下に詳細に説明するように、ＬＥＥの色の多くの別々の組合せを使用し得る。
【００６０】
更に別の例示的なＬＥＥベースの照射システムは、異なる２つ以上の名目上の主波長を備えた緑色ＬＥＥ、並びに、１つ又は複数の青色ＬＥＥ、及び１つ又は複数の白色ＬＥＥを含み、発出された光の生理的刺激が、１つ又は複数の光刺激を異ならせることなく、異ならせることが可能であるように構成される。例えば、１つ又は複数のＬＥＥの相対強度は、例２のように生理的刺激を異ならせるよう例２において異ならせることが可能である一方、残りのＬＥＥは、視感効果度又は色度をほぼ不変に維持するよう補償において異ならせることが可能である。
【００６１】
更に別の例示的なＬＥＥベースの照射システムは、赤色ＬＥＥ、緑色ＬＥＥ、青色ＬＥＥ、及びコハク色ＬＥＥ又は赤色、青緑色及び白色ＬＥＥを含み、１つ又は複数の光刺激を変えることなく、発出光の生理的刺激を異ならせることが可能であるように構成される。例えば、１つ又は複数のＬＥＥの相対強度は、例２のように生理的刺激を異ならせるよう例２において異ならせることが可能である一方、残りのＬＥＥは、視感効果度又は色度をほぼ不変に維持するよう補償において異ならせることが可能である。
【００６２】
ＬＥＥベースの照射システムは、更に、緑色、青色、及び暖白色のＬＥＥを使用することもでき、１つ又は複数の光刺激を変えることなく、発出された光の生理的刺激を異ならせるように構成される。例えば、１つ又は複数のＬＥＥの相対強度は、例２のように生理的刺激を異ならせるよう異ならせることが可能である一方、残りのＬＥＥは、視感効果度又は色度をほぼ不変に維持するよう補償において異ならせることが可能である。
【００６３】
本発明の種々の実施例では、光束は、例２〜３に関して説明したように、生理的刺激を異ならせながら、ほぼ固定状態に維持することが可能である。例えば、図３は、約４００ｎｍと約５２５ｎｍとの間で光の放射強度を増加させることにより、メラトニン代謝のシミュレーションを増加させることが可能である。しかし、ほぼ一定の光束を維持するために、約５２５ｎｍと約６５０ｎｍとの間の光の放射強度は、光束（例えば、視感度関数Ｖλによって重み付けされた合計積分電力スペクトル密度で表す）がほぼ一定状態に留まるように増加させなければならない。すなわち、より低い波長における光の強度の増加は、ほぼ一定の光束を維持するために、より高い波長で光の強度における対応する減少でバランスさせることが可能である。更に、図３におけるメラトニン代謝に関し、両方の作用（低波長における強度の増加、及び高波長における強度の減少）により、高波長におけるメラトニン代謝の負の（抑制する）反応が理由で、この生理的刺激を増加させ得る。
【００６４】
図７は、所望の光刺激を維持しながら所望の生理的刺激をもたらすよう駆動電流を制御することに関する刺激制御モジュール７１０を有する、本発明の特定の実施例によるシステムを示す。刺激制御モジュール７１０は、動作するようコントローラ７２０に結合され、制御モジュールは、駆動電流をＮ個の発光素子７３０に供給する。コントローラ７２０は、直接、又は光学系（図示せず）を介して発光素子に結合された１つ又は複数のセンサからの任意のフィードバック７３８、及びユーザ・インタフェース７３５又は他の情報源からの入力を受け入れる。ユーザ・インタフェース７３５及びフィードバック７３８からの入力が、所望の生理的刺激７１１、所望の光刺激７１２、及び動作パラメータ７１４の形式で刺激制御モジュール７１０に供給される。刺激制御モジュール７１０への入力は、デバイスの加熱、経年劣化、環境照明等などの理由で、発光素子の電流機能及び照射の所望の特性などの、照射システムにおける変数を特徴付けることが可能である。
【００６５】
所望の刺激７１１及び７１２、並びに動作パラメータ７１４がプロセッサ７１６への入力として供給される。これは、所望の刺激７１１及び７１２に基づき、かつ動作パラメータ７１４に鑑みて照射の１つ又は複数の局面を引き起こし得る適切なＬＥＥ駆動情報７１８（例えば、駆動電流波形制御）を定める。例えば、所望の刺激７１１及び７１２全てに応じて光を供給することが実現可能な場合、ＬＥＥ駆動情報７１８は、駆動電流波形制御をもたらし、これは、前述の活動に対して動作パラメータが適している場合は、その光をもたらし得る。少なくとも１つの刺激が実現可能でない場合、プロセッサ７１６は、所定のメトリックにより、受入可能であると認められた別のＬＥＥ駆動情報７１８を求めることができる。例えば、プロセッサ７１６は、所望の動作領域から、他の選択された刺激が実質的に無視されるか、又は所望の動作領域から遠くなることをもたらす一方で、選択された刺激がその所望の動作領域にほぼ近いか、その所望の動作領域内にあることをもたらす、ＬＥＥ駆動情報７１８の解を求めることが可能である。別の例として、現在の動作パラメータ７１４があれば、ＬＥＥ駆動情報７１８の実現可能な解は、１つ又は複数の選択された刺激に１つ又は複数の値を割り当て、解が、現在の動作パラメータによって定義される実現可能な領域内に収まるように、距離を実質的に最小にするか、又は当該値からベクトル空間内の刺激の所望の動作領域までの所定の実現可能な距離内に収まるようにＬＥＥ駆動情報７１８を算出することにより、計算することが可能である。
【００６６】
例えば、刺激制御モジュール７１０が、例えばユーザ・インタフェース７３５からの入力が理由で、生理的刺激Ａ（メラトニン代謝の誘起など）が特定のレベルで必要である（生理的刺激Ａは、約４５０ｎｍ付近の周波数帯における光を供給することが必要である）と判定した場合、刺激制御モジュールはＬＥＥ駆動情報７１８を計算し、これは、前述の周波数帯における光を生成する青色ＬＥＥによって発出される光における増加をもたらす。光束及び色度が、所定の範囲内に留まるものと更に規定された場合には、刺激制御モジュールは、実現可能な補償解を求めることが可能である場合、青色光における変動を補償するために他の周波数範囲における光の、ＬＥＥの生成を増大させるＬＥＥ駆動情報７１８を計算することが可能である。実現可能な解を求めることが可能でない場合（例えば、他の周波数帯におけるＬＥＥのブーストにより、ＬＥＥの動作限度が超えてしまう場合）、所定の動作状態（例えば、刺激Ａのレベル、又は光束若しくは色度の範囲）を調節し、新たな実現可能な解を求めることが可能である。実現可能な解を求めることが可能でない場合、例えば、他の周波数範囲におけるＬＥＥのブーストにより、ＬＥＥの動作限度を超える場合、所定の動作状態（例えば、刺激Ａのレベル、又は光束若しくは色度の範囲）を調節し、新たな実現可能な解を求めることが可能である。
【００６７】
プロセッサ７１６は、刺激制御モジュール７１０による専用の、又はコントローラとの共用のマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラを含み得る。マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラは、当業者が理解するような構成部分（ＣＰＵ、メモリ、入力、出力、割り込み制御、クロック等）を含み得る。
【００６８】
本発明の種々の実施例を本明細書及び特許請求の範囲において記載し、示しているが、本明細書及び特許請求の範囲記載の機能を実行し、かつ／又は、結果、及び／若しくは効果のうちの１つ又は複数を得るための種々の他の手段及び／又は構造を当業者は容易に思い描くことができるであろう。更に、前述の変形及び／又は修正それぞれは、本明細書及び特許請求の範囲記載の本発明の実施例の範囲内に収まるものと認められる。より一般には、本明細書及び特許請求の範囲記載のパラメータ、寸法、材料、及び構成は全て、例証的なものであり、実際のパラメータ、寸法、材料及び／又は構成は、本発明の教示が使用される特定の適用例に依存するということを当業者は容易に理解するであろう。本明細書及び特許請求の範囲記載の本発明の特定の実施例に対する多くの均等物を、慣例的に過ぎない実験を使用して確かめることができるか、又は認識するであろう。したがって、上記実施例は例示の目的でのみ提示しており、特許請求の範囲及びその均等物の範囲内で、具体的に説明され、特許請求の範囲に記載されたものとは違ったふうに本発明の実施例を実施することができるものとする。本明細書及び特許請求の範囲の本発明の実施例は、本明細書及び特許請求の範囲記載の個々の構成、システム、物品、材料、キット及び／又は方法それぞれに関する。更に、前述の２つ以上の構成、システム、物品、材料、キット、及び／又は方法の何れかの組合せは、前述の構成、システム、物品、材料、キット及び／又は方法が相互に整合していない場合、本明細書及び特許請求の範囲記載の本発明の範囲内に含まれる。
【００６９】
本明細書及び特許請求の範囲において定義され、使用される定義は全て、辞書の定義、本明細書及び特許請求の範囲に援用された文書における定義、及び／又は定義された用語の通常の意味を制限するものとする。
【００７０】
本明細書及び特許請求の範囲記載の「約」の語は、名目値＋／−１０％のばらつきを表す。前述のばらつきは、特に参照されているか否かにかかわらず、本明細書及び特許請求の範囲に記載された何れかの特定の値に常に含まれるものとする。
【００７１】
明細書及び特許請求の範囲記載の不定冠詞「ａ」及び「ａｎ」は別途明記しない限り、「少なくとも１つ」を意味するものとする。本明細書及び特許請求の範囲記載の「及び／又は」の句は、前述のように結合された要素の「一方又は両方」（一部の場合にともに存在し、他の場合に択一的に存在する要素）を意味するものとする。「及び／又は」とともに記載した複数の要素は、同様に（すなわち、前述のように結合された要素のうちの「１つ又は複数」として）解するものとする。特に識別された要素に関係しているかいないかにかかわらず、「及び／又は」の句によって特に識別された要素以外の他の要素は任意的に存在し得る。よって、限定的でない例として、「Ａ及び／又はＢ」への参照は、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」などのオープンエンドの言い回しとともに使用される場合、一実施例では、Ａのみ（任意的には、Ｂ以外の要素を含む）を表し、別の実施例では、Ｂのみ（任意的には、Ａ以外の要素を含む）を表し、別の実施例では、Ａ及びＢ（任意的には、他の要素を含む）を表し得る。本明細書及び特許請求の範囲記載の「又は」は、上記「及び／又は」と同じ意味を有するものとする。例えば、リスト中の項目を分離する場合、「又は」あるいは「及び／又は」は包含的である（少なくとも１つを含むが、２つ以上、又はいくつかの要素、あるいは要素のリストも含み、任意的には、リストに載っていない更なる項目も含む）とみなす。その他のかたちで明記された用語（「１つのみの」あるいは「ちょうど１つの」あるいは、請求項中に記載された「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ」など）は、いくつかの要素、又は要素のリストのうちのちょうど１つの要素を含むことを表す。一般に、本明細書及び特許請求の範囲記載の「又は」の語は、「〜の一方」、「〜のうちの１つ」、「〜のうちの１つのみ」、又は「〜のうちのちょうど１つ」の語が先行する場合、単に、排他的な代替物（すなわち、「一方又は他方であるが、両方でない」）を示すものと解するものとする。特許請求の範囲記載の「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ」は、特許法の分野において使用されるその通常の意味を有する。
【００７２】
本明細書及び特許請求の範囲記載の「少なくとも１つ」の句は１つ又は複数の要素のリストを参照して、要素のリスト中の要素のうちの何れか１つ以上から選択されるが、要素のリスト中に具体的に記載された全ての要素の少なくとも１つを必ずしも含まず、要素のリスト中の要素の何れかの組合せを排除しない少なくとも１つの要素を意味するものとする。前述の定義は更に、具体的に識別された要素に関係しているかいないかにかかわらず、「少なくとも１つ」の句が表す要素のリスト内で具体的に識別された要素以外に要素が任意的に存在し得ることを可能にする。よって、限定的でない例として、「Ａ及びＢのうちの少なくとも一方」（あるいは、「Ａ又はＢのうちの少なくとも一方」、あるいは、「Ａ及び／又はＢのうちの少なくとも一方」）は一実施例では、少なくとも１つのＡ（任意的には２つ以上のＡ）を含み、Ｂが存在しない（、任意的には、Ｂ以外の要素を含む）ことを表し、別の実施例では、少なくとも１つのＢ（任意的には２つ以上のＢ）を含み、Ａが存在せず（、任意的には、Ａ以外の要素を含む）を表し、更に別の実施例では、少なくとも１つのＡ（任意的には２つ以上のＡ）を含み、少なくとも１つのＢ（任意的には２つ以上のＢ）を含み、（任意的には、他の要素を含む）等を表し得る。
【００７３】
別途明記していない限り、２つ以上の工程又は動作を含む特許請求の範囲記載の方法の何れにおいても、方法の工程又は動作の順序は、方法の工程又は動作が記載された順序に必ずしも限定されない。本明細書及び特許請求の範囲では、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、「ｃａｒｒｙｉｎｇ」、「ｈａｖｉｎｇ」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」、「ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ」、「ｈｏｌｄｉｎｇ」、「ｃｏｍｐｏｓｅｄ  ｏｆ」などの移行句は全て、オープンエンド（すなわち、包含するが、限定列挙でない）である。移行句「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ」及び「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ」のみがクローズド移行句又はセミクローズド移行句である。
【００７４】
本発明の上記実施例は具体例であり、多くのやり方で変えることが可能であるということを当業者は理解するであろう、前述の現在又は将来の変形は本発明の趣旨及び範囲からの逸脱とみなされず、当業者に明らかな前述の修正は全て、特許請求の範囲記載の範囲内に含まれることが意図されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発出するシステムであって、前記光は、所望の光誘起生理的刺激及び所望の光刺激を供給し、前記システムは、
（ａ）第１の波長帯の光を発出するよう構成された１つ又は複数の第１の発光素子であって、前記１つ又は複数の第１の発光素子は１つ又は複数の第１の制御信号に反応する発光素子と、
（ｂ）第２の波長帯の光を発出するよう構成された１つ又は複数の第２の発光素子であって、前記１つ又は複数の第２の発光素子は１つ又は複数の第２の制御信号に反応する発光素子と、
（ｃ）動作するよう前記１つ又は複数の第１の発光素子及び前記１つ又は複数の第２の発光素子に結合された制御システムとを備え、前記制御システムは、所望の光誘起生理的刺激、所望の光刺激、前記第１の波長帯、及び前記第２の波長帯に基づいて前記１つ又は複数の第１の制御信号及び前記１つ又は複数の第２の制御信号を生成するよう構成され、前記制御システムは、所定のレベルに前記所望の光刺激を維持する一方で、前記所望の生理的刺激を達成するよう構成されたシステム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムであって、前記生理的刺激は、ホルモン代謝、睡眠制御、サーカディアン効果、器官活動、細胞代謝及び免疫系反応を含む群から選択される１つ又は複数の生理作用を有するシステム。
【請求項３】
請求項１記載のシステムであって、前記光刺激は、色、明度、輝度、光束、強度、色相関色温度及び色度を含む群から選択されるシステム。
【請求項４】
請求項１記載のシステムであって、前記生理的刺激の変動は、約４２０ｎｍと約５００ｎｍとの間の周波数を有する光の変動する発出を含むシステム。
【請求項５】
請求項１記載のシステムであって、コントローラに１つ又は複数のフィードバック信号を供給するよう構成された１つ又は複数のセンサを更に備え、前記１つ又は複数のセンサは、温度センサ、電圧センサ、及び光センサを含む群から選択されるシステム。
【請求項６】
請求項１記載のシステムであって、前記所望の光刺激及び生理的刺激のうちの少なくとも１つが所定の値範囲内に収まるシステム。
【請求項７】
所望の光誘起生理的刺激及び所望の光刺激を供給するよう光を制御する方法であって、前記方法は、
（ａ）第１の強度で第１の波長帯を有する光を生成する工程と、
（ｂ）第２の強度で第２の波長帯を有する光を生成する工程と、
（ｃ）所望の光誘起生理的刺激及び所望の光刺激を有する混合光を生成するよう前記第１の強度及び前記第２の強度を調節する工程とを含む方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法であって、前記所望の光刺激及び生理的刺激のうちの少なくとも１つが所定の値範囲内に収まる方法。
【請求項９】
請求項７記載の方法であって、前記光の前記生理的刺激が１つ又は複数の実験的な生理的刺激モデルに応じて評価される方法。
【請求項１０】
請求項８記載の方法であって、評価は、所定の波長帯にわたり、光の重み付けされた平均スペクトル分布を測定する工程を含む方法。
【請求項１１】
請求項７記載の方法であって、前記生理的刺激は、所望の作用を達成するために、時間、持続時間及び強度のうちの１つ又は複数に関して異ならせる方法。
【請求項１２】
請求項７記載の方法であって、前記生理的刺激及び前記光刺激はほぼ同時に供給される方法。
【請求項１３】
請求項７記載の方法であって、前記生理的刺激及び前記光刺激は、前記光のほとんど知覚することができないばらつきをもたらすことにより、時間上ほぼ交互に供給される方法。
【請求項１４】
請求項７記載の方法であって、前記生理的刺激は、ホルモン代謝、睡眠制御、サーカディアン効果、器官活動、細胞代謝及び免疫系反応を含む群から選択される１つ又は複数の生理作用を有する方法。
【請求項１５】
請求項７記載の方法であって、前記光刺激は、色、明度、輝度、光束、強度、色相関色温度、色調指数、及び色度を含む群から選択される方法。
生理作用を有する方法。
【請求項１６】
請求項１記載のシステムであって、前記制御システムは、適合的に、前記生成された１つ又は複数の第２の制御信号に基づいて前記１つ又は複数の第１の制御信号を生成するよう更に構成されたシステム。
【国際調査報告】
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