(57)【要約】      （修正有）【課題】色覚障害者による対象物の色識別を向上させることができる色覚障害者用照明装置を提供する。【解決手段】白色系光源として、蛍光灯であってもよく、赤青緑などの複数のＬＥＤ光源を組み合わせて白色系光源としてもよい。なお、本発明の照明装置は、赤色ＬＥＤのみであるか、赤色ＬＥＤと白色系光源を組み合わせるものである。また白色系光源として太陽光を用いることもできる。すなわち、太陽光で十分な照度を有する空間の場合、赤色ＬＥＤ光を適切な強度で照射することで、一般色覚者のエラー率を高めることなく色覚障害者の色識別能を高めることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色ＬＥＤを備えた色覚障害者用照明装置。
【請求項２】
白色系光源と赤色ＬＥＤを備えた色覚障害者用照明装置。
【請求項３】
赤色ＬＥＤの波長は、600 nm〜660 nmである、請求項１又は２に記載の色覚障害者用照明装置。
【請求項４】
赤色ＬＥＤの光強度を調節する手段を備えた、請求項１〜３のいずれか１項に記載の色覚障害者用照明装置。
【請求項５】
白色系光源が蛍光灯または複数色のＬＥＤ光源により構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の色覚障害者用照明装置。
【請求項６】
赤色ＬＥＤの光、又は、白色系光源の光と赤色ＬＥＤの光を用いて照明することを特徴とする、一般色覚者と色覚障害者の両方の色識別を可能にする照明方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色覚障害者用照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
色分けは、しばしば視覚情報を伝えるために使用される。例えば、鉄道路線は異なる路線を表すために鉄道マップにおいて異なる色で使用され、路面のマーキングは様々な交通規則を表すために異なる色で塗られ、医薬品及び食品は消費者が種類やフレーバーを確認するのを補助するためにコーティング及びパッケージングされる。色の相違を正確に識別することは、日常生活を快適で安全に送るために重要である。しかしながら、男性の約8%及び女性の約0.4%は正常な光条件下で色の相違を理解できないか理解する能力が低い色覚障害者である(非特許文献１)。一般色覚者用にデザインされた色分けされた情報は、色覚障害者にはしばしば理解されない。したがって、色覚障害者の色識別をアシストする新たなツールの開発が必要とされている。
【０００３】
色識別能力を改善するための１つの方法は、眼にX-ChromレンズやChromaGenレンズのような色付きのフィルター又はレンズをかけることである(非特許文献２〜５)。赤色のフィルター又はレンズは緑色の光を吸収し、赤−緑色盲者（第２色覚障害者及び第１色覚障害者)は相対的な明度によりこれらの色を識別できる。第２色覚障害者の色認知を高める他の方法は,眼鏡のレンズの代わりに青色LED(460-480nm)と赤色LED(610-630nm)の両方を使用することである(特許文献１)。それらは種々の光条件下での石原テストにおける目的の数字と検査表の背景の間の色の相違を模倣し、石原テストでの色覚障害者の成績を改善することが報告されている。それらは人工の光の付加が第２色覚障害者の色認知を補助するためと考えられる(非特許文献６)。
【０００４】
本発明者は以前に種々の強度の赤色(630nm)及び/又は青色LED(470nm)を白色LED(350 lxに固定)とともに付加した種々の条件下での石原テストとファーンスワースパネルD-15テストについて報告した(非特許文献7)。
【０００５】
特許文献２〜４は複数の色の光を組み合わせた色覚障害者用の照明技術を開示する。
【０００６】
特許文献５は、被検者に適した色覚補正レンズを特定するために、複数の光源により標準色と比較色を表示する色覚表示装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2008-47465
【特許文献２】特開2012-28188
【特許文献３】特開2012-28270
【特許文献４】特開2014-216295
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Birch J. Diagnosis of Defective Colour Vision, Second edition: Butterworth-Heinemann 2001; 51-99.
【非特許文献２】Zeltzer H. The X-Chrom lens. J Am Optom Assoc 1971; 42: 933-939.
【非特許文献３】Zeltzer H. The X-Chrom Manual. 2nd ed., X-Chrom Corporation, Waltham, MA, USA, 1982.
【非特許文献４】Siegel IM. The X-Chrom lens. On seeing red. Surv Ophthalmol 1981; 25: 312-324.
【非特許文献５】Swarbrick HA, Nguyen P, Nguyen T, Pham P. The ChromaGen contact lens system: colour vision test results and subjective responses. Ophthal Physiol Opt 2001; 21: 182-196.
【非特許文献６】Nagai T, Shinoda H, Yamaguchi H, Rattanakasamsuk K. Estimation and Verification of the Optimum spectrum for Color-barrier-free Illumination. J Color Sci Assoc Japan 2009; 33: suppl. 38-39.
【非特許文献７】Tamura S, Okamoto Y, Nakagawa S, Sakamoto T, Shigeri Y. Practical color barrier-free illumination for deuteranopia using LEDs. Color Res Appl 2015; 40: 218-223
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、特に生活の場において、一般色覚者の色識別を可能に保持しつつ色覚障害者の色識別能を高める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】
本発明は、以下の照明装置を提供するものである。
項１．  赤色ＬＥＤを備えた色覚障害者用照明装置。
項２．  白色系光源と赤色ＬＥＤを備えた色覚障害者用照明装置。
項３．  赤色ＬＥＤの波長は、600 nm〜660 nmである、項１又は２に記載の色覚障害者用照明装置。
項４．  赤色ＬＥＤの光強度を調節する手段を備えた、項１〜３のいずれか１項に記載の色覚障害者用照明装置。
項５．  白色系光源が蛍光灯または複数色のＬＥＤ光源により構成される、項１〜４のいずれか１項に記載の色覚障害者用照明装置。
項６．  赤色ＬＥＤの光、又は、白色系光源の光と赤色ＬＥＤの光を用いて照明することを特徴とする、一般色覚者と色覚障害者の両方の色識別を可能にする照明方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の照明装置によれば、一般色覚者の色識別を可能に保持しつつ、色覚障害者による対象物の色識別能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】(a)光拡散板を備えた10×10 LEDマトリクスからなるLED光。(b)LED光とD65蛍光灯により照射された石原検査表のセット。(c)LED光とD65蛍光灯により照射されたD-15テストキャップ。
【図２】第2色覚障害者(a)と一般色覚者(b)における石原テストとLED波長の主要な平均エラー率の関係。●：D65 350lx + LED 150 lx■：D65 150lx + LED 150 lx▲：D65 0 lx + LED 150 lx
【図３】(a)350 lx D65蛍光灯下、及び、150 lx LED(660nm) + 150 lx D65蛍光灯下における石原検査表の印刷ドットのNo.3,29のCIELAB b*値及びL*値（第2色覚障害者）
【図４】(a)第２色覚障害者及び(b)一般色覚者の３つの光条件下の被験者におけるD-15テストの直径交差（Diametrical crossing）の主要な平均数。●：D65 350 lx + LED 150 lx■：D65 150 lx + LED 150 lx▲：D65 0 lx + LED 150 lx
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書において、色覚一般者とは、石原テストやファーンワース・パネルD-15テストなどで正常と判定される者を意味し、色覚障害者とは、これらのテストで正常であると判定されない者をいう。
【００１４】
図２ａに示されるように、第２色覚障害者のエラー率は波長が長くなるに従い低下し、特に６００ｎｍ以上の波長ではエラー率は実用上十分なレベルまで低下する。第２色覚障害者の場合、赤色のみのときに最もエラー率が低くなり、Ｄ６５蛍光ランプを併用するとエラー率はやや上昇する。このように、色覚障害者のエラー率を下げる目的のみであれば、波長の長い赤色(例えば６３０〜６６０ｎｍ)のＬＥＤ光のみを備えた色覚障害者用照明装置が望ましい。一方、図２ｂに示されるように、一般色覚者の場合にはＬＥＤ光の中で６００ｎｍ付近のＬＥＤ光がエラー率を低下させるのに最も効果的であり、これより波長が短くなればエラー率は急速に上昇し、ＬＥＤ光の波長が６３０ｎｍさらには６６０ｎｍに長くなればエラー率は緩やかに上昇する。図２ｂに示されるように、ＬＥＤ光と自然光の代表例であるＤ６５蛍光ランプを併用すると一般色覚者のエラー率はＬＥＤ光の波長にかかわらずほぼゼロである。一般色覚者と色覚障害者の両方に利用される照明装置の場合、一般色覚者のエラー率が低いことが必須であり、そのため、本発明の照明装置におけるＬＥＤは、赤色ＬＥＤを単独で使用することがよく、その発光ピークの波長は、好ましくは６００〜６６０ｎｍ付近、より好ましくは６００〜６３０ｎｍ付近、さらに好ましくは６００〜６２０ｎｍ付近、特に好ましくは６００〜６１０ｎｍ付近、最も好ましくは６００〜６０５ｎｍ付近である。
【００１５】
白色系光源は、蛍光灯であってもよく、赤青緑などの複数のＬＥＤ光源を組み合わせて白色系光源としてもよい。なお、本発明の照明装置は、赤色ＬＥＤのみであるか、赤色ＬＥＤと白色系光源を組み合わせるものであり、白色光を除いた場合、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤなどの光成分はエラー率を低下させるために含まないものである。
【００１６】
蛍光灯は、昼光色、昼白色、電球色のいずれでもよい。本発明の白色系光源は、純粋な白色光以外に少し着色された光を発光する光源であってもよい。LEDによる白色系光源は、青色LEDで、黄色＋赤色蛍光体または緑色＋赤色蛍光体を発光させる白色LEDを用いてもよく、近紫外光を発光するLED（近紫外LED：波長380〜420nmで発光）を励起光源として、蛍光灯のように可視光全域を発光できる白色LEDを使用してもよい。
【００１７】
本発明の他の実施形態の照明方法では、白色系光源として太陽光を用いることができる。すなわち、太陽光で十分な照度を有する空間の場合、赤色ＬＥＤ光を適切な強度で照射することで、一般色覚者のエラー率を高めることなく色覚障害者の色識別能を高めることができる。
【００１８】
白色系光源として複数のLED光源の組み合わせを用いる場合には、赤色ＬＥＤの強度を白色系の光を発光させるよりも高めておくことで、本発明の照明装置とすることができる。
【００１９】
白色系光源と赤色ＬＥＤの光強度比は、（白色系光源由来の白色系の光の強度）／（赤色ＬＥＤ由来の赤色光の強度）＝０．６〜８程度、好ましくは０．８〜６程度、より好ましくは１〜４程度、特に好ましくは１．５〜３程度である。赤色ＬＥＤ由来の赤色光の相対強度が強くなりすぎるとし一般色覚者の色識別能を弱め、白色系光源由来の白色系の光の相対強度が強くなりすぎると色覚障害者の色識別能の改善の程度が低下する。
【００２０】
赤色ＬＥＤの光強度を調節する手段は、発光する赤色ＬＥＤの数を増減してもよく、全ての赤色ＬＥＤの発光強度を一様に弱くしてもよい。
【００２１】
以下の具体的な実施形態において、第２色覚障害者に対する効果を中心に検討しているが、本発明は、第１色覚障害者にも同様に色識別能の向上効果を有する。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を実施例に基づいてより詳細に説明するが、本発明がこれら実施例に限定されないことは言うまでもない。
【００２３】
実施例１
被験者
本研究に、32〜55歳(47.4±7.7,平均±S.D.)の第2色覚障害者である７名の男性が参加した。第２色覚障害常者である全被験者は眼科においてナーゲル・アノマロスコープI型(NEITZ,OT-II)と石原テストやD-15テストのような他の方法により診断された。コントロール実験として、年齢が32〜57歳(42.6±9.4,平均±S.D.)の８名の一般色覚の成人被験者(男性５名、女性３名)が本研究に参加した。この研究は産業技術総合研究所の倫理委員会の承認を得て実施した。全ての参加者について本研究の本質と目的について説明し、書面によるインフォームドコンセントを得た。
【００２４】
光の照射
実験は６ｍ２の暗室で行った。石原テストとD-15テスト用の試験材料はD65蛍光灯(FL20SD-EDL-D65)を備えた(350,150 lx)或いは備えていない(0 lx)７つの単色LED光源の１つにより照射した。各LED光源は、図1aに示されるように10×10 LEDマトリクス及びLEDマトリクスの前の拡散パネル(LSD10PC10)からなる。各LED源のピーク波長は、450,470,525,590,605,630及び660nmであった。単色光のスペクトル特性は照度分光光度計(CL-500A)により確認した。LED光源の照度レベルは150 lxに固定し、D65蛍光灯の照度レベルは350 lx,150 lx又は0 lxに設定した。
【００２５】
石原テスト
各光条件下で,被験者は石原テストを受けた。本研究では38個の石原色検査表(2013 second edition, HANDAYA)から以下のように15枚の検査表を使用した:“No.2,8”,“No.3,29”,“No.4,57”,“No.5,5”,“No.6,3”,“No.7,15”,“No.8,74”,“No.9,97”,“No.10,45”,“No.11,5”,“No.12,73”,“No.16,26”,“No.17,42”,“No.18,35”及び“No.19,96”。一般色覚者は,これらの検査表を認識できた。予期したように,D65蛍光灯のみの照射下において、本発明者は、全ての第２色覚障害者が上記検査表を全く認識できないことを確認した。LED光源とD65蛍光灯で照らした石原検査表を含む本テストシステムを図1bに示す。石原検査表と被験者の眼の距離は75cmであった。被験者は検査表を両眼で見た。被験者は記された数字を答えた。被験者が正確な数を答えなかった場合、エラーとして記録した。２名の第２色覚障害の被験者は、150 lx LED＋150 lx D65蛍光灯の条件下の石原テストに参加しなかった。
【００２６】
パネルD-15テスト
被験者は各光条件下にD-15テストを受けた。D-15テスト(X-Rite,USA)は、15色のキャップと１つのパイロットキャップからなる。図1cに示すように、D-15テストキャップは、D65蛍光灯を備えた(350 lx,150 lx)又は備えていない(0 lx)LED光源により照射された。被験者は、15色のキャップのセットを色の順番に並べた。被験者は並べる順番を再考し、変更することができる。着色されたキャップと被験者の眼の間の距離は75cmであった。15色のキャップの順番は、環状の図にプロットした。線はパイロットキャップから引き、図形で交差する線の数を記録した。D-15テストにおいて、色相円図を横切る線は交差線としてカウントした。15番とパイロットキャップの間及び7番と8番の間を交差する線の数をカウントした。２名の第２色覚障害者は150 lx LED＋150 lx D65蛍光灯の光条件下のD-15テストに参加しなかった。
【００２７】
結果と考察
石原テスト
３つの異なる光条件[(i)150 lx LED + 350 lx D65,(ii)150 lx LED + 150 lx D65,(iii)150 lx LED]下で７名の第２色覚障害者の平均エラー率を図2aに示す。光条件(i)において,エラー率はLEDの波長が450〜525nmで約90%以上であった。一方、590nmでのエラー率は63.8±18.8%(平均±SD,n=7)に減少した。波長が605,630及び660nmのLEDのエラー率は、40±23.3,24.8±10.7及び16.2±6.5%に低下した。(ii)及び(iii)の光条件下で,450nmと660nmのエラー率は、(i)のそれとほぼ同様であった。LED波長605nm,630nm及び660nmの(ii)の光条件下で、エラー率は26.7±12.5,20.0±4.7及び17.3±3.7%であった。(iii)の光条件下で,エラー率は525nmと660nmの間で低下した。LED波長が605nm,630nm及び660nmのエラー率は21.9±7.4,13.3±8.6及び5.7±4.6%であった。
【００２８】
一般色覚を有する８名の被験者で同一の光条件下に同様な実験を行った。図2bに示すように、光条件(i)及び(ii)のエラー率は全ての波長のLEDでほぼ0%であった。一方、光条件(iii)のエラー率は、450〜470nmの波長のLEDでほぼ100%であり、470〜605nmの波長のLEDでエラー率は減少した。630nm及び660nmの波長のLEDでのエラー率は630nmで8.3±6.9%、660nmで12.5±11.5%に低下した。上記のように、(1)より630nmや660nmのようなより長い波長のLED光は、D65蛍光灯の有無にかかわらず第２色覚障害者の色識別能を改善する；(2)D65蛍光灯又は630nmや660nmのようなより長い波長のLEDは一般色覚の被験者の色識別を補助する。
【００２９】
CIELAB座標を用いて、本発明者は、第２色覚障害者のこの現象をさらに調べた。検査表(No.3,29)は石原-テストの第２色覚障害者の典型的な結果を示すので、図3において、この検査表(No.3,29)のドットのCIELAB座標のb*値とL*値が示される。CIELAB値は350 lx D65及び(ii)150 lx LED(660nm) + 150 lx D65の２つの条件で測定した。図3aにおいて、記された数字と背景のドットのL*値は350 lx D65下で同様であり、一方、(ii)の条件下で数字と背景のドットのL*値は図3bにおいて互いに遠く離れている。これらの結果は、第２色覚障害者がL*値を用いた検査表における数字と背景を識別することを示している。
【００３０】
D-15パネルテスト
D65蛍光灯のみを用いると、７名の第２色覚障害者の直径交差数は6.4±4.0(平均±SD,n=7)であり、８名の一般色覚の被験者は全て正確な連続線を示した。さらに、以下のように石原テストと同じ３つの条件を用いた：(i)150 lx LED + 350 lx D65,(ii)150 lx LED + 150 lx D65,及び(iii)150 lx LED。７名の第２色覚障害者の直径交差の数を図4aに示す。光条件(i)において、LEDの波長が450nmのときに直径交差数は6.9±2.5(平均±SD,n=7)であった。LED波長が増大するにつれて,交差数は660nmにおいて1.7±1.9に減少した。(ii)及び(iii)の光条件下において、波長が450〜660nmのときに交差数の形状は(i)とほぼ同様であった。
【００３１】
石原-テストだけでなく、８名の一般色覚被験者にD-15テストを行った。図4bに示されるように、(i)と(ii)の光条件下で,450〜660nmの範囲で全ての交差数は2.5未満であった。一方、光条件(iii)において、他の２つの実験条件よりも交差数は全てのLED波長にわたり大きくなった。450nmで交差数は5.6±1.2(平均±SD,n=8)であり、660nmでは2.8±2.5に低下した。
【００３２】
石原テストとD-15テストの結果から判断して、以下のことが明らかになった。第１にD65蛍光灯にかかわらずより長い波長のLEDは第２色覚障害者の色識別能を改善する。相対的な明度及びヒトの眼のスペクトル感受性は緑色領域で最大であり、赤色領域でより小さい。M錐体は第２色覚障害者で欠損しているので、赤色を高める方法が必要とされている。従って、より長い波長のLEDは第２色覚障害者の色識別能を高め得る。第２に一般色覚を有する被験者について、長波長の光がD65蛍光灯により提供されるので、D65蛍光灯は一般色覚者の色識別を維持するために必要である。第３に、450〜590nmのLED単独の照射は一般色覚被験者の色識別に悪影響がある。
【００３３】
結論
今回の実験で450〜660nmの種々のLEDを石原テスト及びD-15パネルテストで使用し、７名の第２色覚障害者と８名の一般色覚者に色覚バリアフリー照明として最も好適なLEDを開発した。より長い波長のLEDは、白色光の１つであるD65蛍光灯にかかわらず両方のテストで第２色覚障害者の色識別を補助した。石原テストにおいて、630nmと660nmの２つのLEDは、第２色覚障害者の色識別の改善に非常に有効である。一般色覚者と色覚障害者の両方に使用される照明装置は、600〜605nmの波長のLED光がベストであり、600〜660nmのLED光は許容できる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の照明装置は、デスクスタンド、シーリングライト、スポットライト、ダウンライト、誘導灯、非常用照明器具、標識又は表示灯、屋外灯、投光器、ガーデンライトなどとして、屋内又は屋外の様々な施設に適用可能である。
【図１】
2017135072.tif 000002
【図２】
2017135072.tif 000003
【図３】
2017135072.tif 000004
【図４】
2017135072.tif 000005