(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源の発光面の輝度が周期的に変化するように前記光源を制御する制御部とを備えた照明装置であって、
前記制御部は、前記光源の点灯期間を順に少なくとも呼吸調整期間と順応対応期間に分割し、
前記呼吸調整期間では、前記光源の発光面の輝度変化の１周期における最小輝度ＬＭＩＮ１に対する最大輝度ＬＭＡＸ１の輝度比Ｃ１（＝ＬＭＡＸ１／ＬＭＩＮ１）が一定の値に実質的に等しくなるように、前記光源を制御し、
前記順応対応期間では、前記光源の発光面の輝度変化の１周期における最小輝度ＬＭＩＮ２に対する最大輝度ＬＭＡＸ２の輝度比Ｃ２（＝ＬＭＡＸ２／ＬＭＩＮ２）が前記輝度比Ｃ１よりも小さい一定の値に実質的に等しくなり、かつ、前記最大輝度ＬＭＡＸ２は暗順応曲線Ｒに沿って変化するように、前記光源を制御することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記光源の点灯期間を順に少なくとも前記呼吸調整期間、遷移期間および前記順応対応期間に分割し、
前記遷移期間では、前記光源の発光面の輝度変化の１周期における最小輝度ＬＭＩＮ３に対する最大輝度ＬＭＡＸ３の輝度比Ｃ３（＝ＬＭＡＸ３／ＬＭＩＮ３）が、前記輝度比Ｃ１から前記輝度比Ｃ２へと徐々に小さくなるように、前記光源を制御す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】
前記輝度比Ｃ１の範囲は１０＜Ｃ１≦１００であり、前記輝度比Ｃ２の範囲は６＜Ｃ２≦１００であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記暗順応曲線Ｒは、前記順応対応期間の開始時の輝度値Ｌ１から時間が経過すると共に輝度が単調に減少し、前記輝度値Ｌ１より小さく、かつＬ１／１０よりも大きい輝度値Ｌ２で一定となる曲線であり、
前記順応対応期間の開始時からの時間をｔ（分）、前記暗順応曲線Ｒが前記輝度値Ｌ１から前記輝度値Ｌ２に至るまでに要する時間をＡＴ（分）として、０≦ｔ＜５において、
Ｌ１×（Ｌ２／Ｌ１）ｔ／ＡＴ≦Ｌ≦Ｌ１を満たし、５≦ｔ≦ＡＴにおいて、
Ｌ１×（Ｌ２／Ｌ１）ｔ／ＡＴ≦Ｌ
≦Ｌ１−（Ｌ１−Ｌ２）×（ｔ−５）／（ＡＴ−５）を満たす曲線であることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記輝度値Ｌ２は、Ｌ１／２以下で、かつＬ１／１０以上であることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
観測者の覚醒状態を検知するセンサをさらに備え、前記観測者が睡眠状態に入ったと判断すると、自動的に前記光源の発光を停止することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項７】
前記センサは、観測者の脳波データを取得して、観測者の覚醒状態を検知す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】
前記センサは、観測者の心電図データを取得して、観測者の覚醒状態を検知することを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
【請求項９】
光源の発光面の輝度が周期的に変化するように前記光源を制御する照明制御装置であって、
前記光源の点灯期間を順に少なくとも呼吸調整期間と順応対応期間に分割し、
前記呼吸調整期間では、前記光源の発光面の輝度変化の１周期における最小輝度ＬＭＩＮ１に対する最大輝度ＬＭＡＸ１の輝度比Ｃ１（＝ＬＭＡＸ１／ＬＭＩＮ１）が一定の値に実質的に等しくなるように、前記光源を制御し、
前記順応対応期間では、前記光源の発光面の輝度変化の１周期における最小輝度ＬＭＩＮ２に対する最大輝度ＬＭＡＸ２の輝度比Ｃ２（＝ＬＭＡＸ２／ＬＭＩＮ２）が前記輝度比Ｃ１よりも小さい一定の値に実質的に等しくなり、かつ、前記最大輝度ＬＭＡＸ２は暗順応曲線Ｒに沿って変化するように、前記光源を制御することを特徴とする照明制御装置。
【請求項１０】
観測者の覚醒状態を検知するセンサをさらに備え、前記観測者が睡眠状態に入ったと判断すると、自動的に前記光源の発光を停止することを特徴とする請求項９に記載の照明制御装置。
【請求項１１】
照明制御装置における光源の発光面の輝度が周期的に変化するように前記光源を制御する照明制御方法であって、
照明制御装置の制御部が、
前記光源の点灯期間を順に少なくとも呼吸調整期間と順応対応期間に分割し、
前記呼吸調整期間では、前記光源の発光面の輝度変化の１周期における最小輝度ＬＭＩＮ１に対する最大輝度ＬＭＡＸ１の輝度比Ｃ１（＝ＬＭＡＸ１／ＬＭＩＮ１）が一定の値に実質的に等しくなるように、前記光源を制御し、
前記順応対応期間では、前記光源の発光面の輝度変化の１周期における最小輝度ＬＭＩＮ２に対する最大輝度ＬＭＡＸ２の輝度比Ｃ２（＝ＬＭＡＸ２／ＬＭＩＮ２）が前記輝度比Ｃ１よりも小さい一定の値に実質的に等しくなり、かつ、前記最大輝度ＬＭＡＸ２は暗順応曲線Ｒに沿って変化するように、前記光源を制御することを特徴とする照明制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明光の輝度を周期的に変化させる照明装置、照明制御装置および照明制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
快適な照明環境の実現をめざして、本願の発明者たちは、呼吸リズムに近い周波数で照明光の輝度を変化させる照明装置および照明制御方法を研究してきた。その研究の中で、照明光の輝度の一周期あたりの変化量、すなわち一周期あたりの最小輝度に対する最大輝度の比が異なると、人間が照明光の変化を直接観測したときに照明光から受ける印象が異なることを発見した。
【０００３】
そこで、人間の行為状況（例えば、呼吸のリズムを整えることや観測者がリラックスすることなど）に応じて最適な照明光の変化を実現するために、人間の行為状況に応じた照明光の輝度の変化の一周期あたりの最小輝度に対する最大輝度の輝度比の変化のさせ方を検討した。その結果、観測者が照明光を直接観測したときに、照明光の輝度の変化に合わせてユーザ（観測者）が呼吸のリズムを整えるのを容易にするとともに、ユーザがリラックスすることを容易にする照明装置および照明制御方法を開発した（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−９６８０９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
人間がリラックスしている状態になる必要がある場面の一つとして、入眠状態がある。入眠の際にリラックスできなければ、快適に十分な睡眠をとることはできず、場合によっては不眠に悩まされることになる。そのため、上記照明装置を入眠時に使用することができれば、ユーザの入眠を容易にすることができると共に、快適な睡眠を得ることができる。
【０００６】
入眠時には閉眼するのが普通であり、また、眩しい光を可能な限り除去することが望ましい。そのため、入眠時には、照明光の光量をできるだけ少なくして暗くする必要がある。
【０００７】
上記照明装置を用いて、入眠時にユーザが呼吸のリズムを照明の光量の変化に合わせやすいようにするには、閉眼状態でも照明光が目蓋越しに知覚できることに加えて、ユーザが眩しく感じないように、照明光の光量が十分に少なく、すなわち、十分に暗くなければならない。さらに、その際、人間の視覚の暗順応機能を考慮する必要がある。暗順応機能とは、照明光の光量が少ない、すなわち暗いところでは、物体がよく見えるように人間の眼の感度が高くなることを言う。入眠時には、ユーザは極めて暗い環境で閉眼状態にあるため、暗順応は時間の経過と共に相当進むのは明らかである。その結果、時間の経過と共に、視覚の感度が高くなり、最初は適切であった照明光も徐々に眩しく感じられるようになり、入眠の妨げになる可能性がある。
【０００８】
上記従来の照明装置では、入眠時の使用、特に人間の視覚の暗順応機能を考慮していなかったので、入眠時に使用する場合には、さらに視覚の暗順応機能を考慮した制御が必要となる。
【０００９】
本発明は、ユーザが照明光の輝度の変化に合わせて呼吸のリズムを整えることができるとともに、入眠時の使用にも適する照明装置、照明制御装置および照明制御方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による照明装置は、光源と、前記光源の発光面の輝度が周期的に変化するように前記光源を制御する制御部とを備えた照明装置であって、前記制御部は、前記光源の点灯期間を順に少なくとも呼吸調整期間と順応対応期間に分割し、前記呼吸調整期間では、前記光源の発光面の輝度変化の１周期における最小輝度ＬＭＩＮ１に対する最大輝度ＬＭＡＸ１の輝度比Ｃ１（＝ＬＭＡＸ１／ＬＭＩＮ１）が一定の値に実質的に等しくなるように、前記光源を制御し、前記順応対応期間では、前記光源の発光面の輝度変化の１周期における最小輝度ＬＭＩＮ２に対する最大輝度ＬＭＡＸ２の輝度比Ｃ２（＝ＬＭＡＸ２／ＬＭＩＮ２）が前記輝度比Ｃ１よりも小さい一定の値に実質的に等しくなり、かつ、前記最大輝度ＬＭＡＸ２は暗順応曲線Ｒに沿って変化するように、前記光源を制御する。
【００１１】
また、前記制御部は、前記光源の点灯期間を順に少なくとも前記呼吸調整期間、遷移期間および前記順応対応期間に分割し、前記遷移期間では、前記光源の発光面の輝度変化の１周期における最小輝度ＬＭＩＮ３に対する最大輝度ＬＭＡＸ３の輝度比Ｃ３（＝ＬＭＡＸ３／ＬＭＩＮ３）が、前記輝度比Ｃ１から前記輝度比Ｃ２へと徐々に小さくなるように、前記光源を制御することが好ましい。
【００１２】
また、前記輝度比Ｃ１の範囲は１０＜Ｃ１≦１００であり、前記輝度比Ｃ２の範囲は６＜Ｃ２≦１００であることが好ましい。
【００１３】
また、前記暗順応曲線Ｒは、前記順応対応期間の開始時の輝度値Ｌ１から時間が経過すると共に輝度が単調に減少し、前記輝度値Ｌ１より小さく、かつＬ１／１０よりも大きい輝度値Ｌ２で一定となる曲線であり、前記順応対応期間の開始時からの時間をｔ（分）、前記暗順応曲線Ｒが前記輝度値Ｌ１から前記輝度値Ｌ２に至るまでに要する時間をＡＴ（分）として、０≦ｔ＜５において、
Ｌ１×（Ｌ２／Ｌ１）ｔ／ＡＴ≦Ｌ≦Ｌ１
を満たし、５≦ｔ≦ＡＴにおいて、
Ｌ１×（Ｌ２／Ｌ１）ｔ／ＡＴ≦Ｌ
≦Ｌ１−（Ｌ１−Ｌ２）×（ｔ−５）／（ＡＴ−５）
を満たす曲線であることが好ましい。
【００１４】
また、前記輝度値Ｌ２は、Ｌ１／２以下で、かつＬ１／１０以上であることが好ましい。
【００１５】
また、観測者の覚醒状態を検知するセンサをさらに備え、前記観測者が睡眠状態に入ったと判断すると、自動的に前記光源の発光を停止することが好ましい。
【００１６】
また、前記センサは、観測者の脳波データを取得して、観測者の覚醒状態を検知することが好ましい。
【００１７】
または、前記センサは、観測者の心電図データを取得して、観測者の覚醒状態を検知することが好ましい。
【００１８】
本発明の照明制御装置は、光源の発光面の輝度が周期的に変化するように前記光源を制御する照明制御装置であって、前記光源の点灯期間を順に少なくとも呼吸調整期間と順応対応期間に分割し、前記呼吸調整期間では、前記光源の発光面の輝度変化の１周期における最小輝度ＬＭＩＮ１に対する最大輝度ＬＭＡＸ１の輝度比Ｃ１（＝ＬＭＡＸ１／ＬＭＩＮ１）が一定の値に実質的に等しくなるように、前記光源を制御し、前記順応対応期間では、前記光源の発光面の輝度変化の１周期における最小輝度ＬＭＩＮ２に対する最大輝度ＬＭＡＸ２の輝度比Ｃ２（＝ＬＭＡＸ２／ＬＭＩＮ２）が前記輝度比Ｃ１よりも小さい一定の値に実質的に等しくなり、かつ、前記最大輝度ＬＭＡＸ２は暗順応曲線Ｒに沿って変化するように、前記光源を制御する。
【００１９】
また、観測者の覚醒状態を検知するセンサをさらに備え、前記観測者が睡眠状態に入ったと判断すると、自動的に前記光源の発光を停止することが好ましい。
【００２０】
本発明の照明制御方法は、照明制御装置における光源の発光面の輝度が周期的に変化するように前記光源を制御する照明制御方法であって、照明制御装置の制御部が、前記光源の点灯期間を順に少なくとも呼吸調整期間と順応対応期間に分割し、前記呼吸調整期間では、前記光源の発光面の輝度変化の１周期における最小輝度ＬＭＩＮ１に対する最大輝度ＬＭＡＸ１の輝度比Ｃ１（＝ＬＭＡＸ１／ＬＭＩＮ１）が一定の値に実質的に等しくなるように、前記光源を制御し、前記順応対応期間では、前記光源の発光面の輝度変化の１周期における最小輝度ＬＭＩＮ２に対する最大輝度ＬＭＡＸ２の輝度比Ｃ２（＝ＬＭＡＸ２／ＬＭＩＮ２）が前記輝度比Ｃ１よりも小さい一定の値に実質的に等しくなり、かつ、前記最大輝度ＬＭＡＸ２は暗順応曲線Ｒに沿って変化するように、前記光源を制御する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において、説明の簡略化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。また、本発明は、以下の実施に形態により限定的に解釈されるべきではない。
【００２２】
１．照明装置の構成
本発明の一実施の形態による照明装置の構成について説明する。図１は、本実施の形態による照明装置１の構成を示すブロック図である。照明装置１は、光源１０と、光源１０の発光面の輝度を周期的に変化させるように光源１０を制御する制御部２０とを備えている。
【００２３】
制御部２０は、調光信号を生成する調光信号生成部２２と、調光信号発生部２２から送信された調光信号に応じて光源１０の発光面の輝度を制御する調光点灯装置２４とを備えている。調光信号生成部２２の調光信号発生・送信の機能は、例えば、コンピュータ（ＣＰＵ）によって実現される。調光信号生成部２２は、時間の経過につれて変化する電圧信号(例えば、０〜５Ｖの電圧信号)を調光信号として調光点灯装置２４に出力する。調光点灯装置２４は、調光信号生成部２２から出力される電圧信号の変化を光源１０に供給される電流値の変化に変換し、その電流を光源１０に供給する。光源１０は、調光点灯装置２４から供給される電流の大きさに応じて発光面の輝度を変化させる。換言すれば、光源１０の発光面の輝度は、調光信号生成部２２により生成される調光信号の電圧の変化に対応して変化する。
【００２４】
光源１０としては、調光が実現できればよく、任意のタイプの光源、例えば、白熱電球、蛍光灯、電球形蛍光灯、高輝度放電灯、ＬＥＤ光源、有機ＥＬ光源などを使用することができる。
【００２５】
図２は、観測者（ユーザ）３０がベッド４０に寝ながら、照明装置１の光源１０からの照明光２０を観測している様子を模式的に示している。照明装置１は、制御部２０を台座１ａ内に備え、制御部２０には電源に接続するためのコンセント１ｂが備えられている。照明光５０の輝度は、光源１０の発光面の輝度が周期的に変化することに連動して、周期的に変化する。
【００２６】
なお、図２に示す例では、照明装置１はフロアスタンドの形態であるが、照明装置１はこの形態に限定されず、デスクスタンドのような柄の短いスタンドであってもよいし、天井に取り付けるシーリングライトやペンダント型の全般照明用の照明装置、天井に取り付けるダウンライトのような部分照明用の照明装置等であってもよい。さらに、照明装置１は、ヘッドマウントディスプレイ、眼鏡および眼帯のように観測者３０の眼を覆う形状を有し、観測者３０の眼を照明するタイプの照明装置であってもよいことはいうまでもない。また、制御部２０と光源１０とは別々に構成されていてもよい。制御部２０と光源１０とが別々に構成されている場合には、制御部２０は、任意のタイプの光源１０とともに用いられ、光源１０を制御する照明制御装置として機能し得る。
【００２７】
ここで、観測者３０は、照明光５０の輝度の変化に合わせて呼吸をするものとする。例えば、観測者３０は、照明光５０が最も暗いときから最も明るくなるまでの期間に息を吸い、照明光５０が最も明るいときから最も暗くなるまでの期間に息を吐くものとする。また、観測者３０は、照明光５０が最も暗いときから最も明るくなるまでの期間に息を吐き、照明光５０が最も明るいときから最も暗くなるまでの期間に息を吸っても良い。
【００２８】
このように、照明光５０の輝度の変化に合わせて呼吸をすることにより、観測者３０は呼吸のリズムを整えることができる。これにより、観測者３０のリラックス度が向上される。ここで、本明細書では、「リラックス」とは、ストレス解消だけでなく、気持ちが良くなって眠ってしまうことをも包含している。
【００２９】
なお、図２では、制御部２０は、照明装置１の台座１ａの内部に収納されているが、照明装置１の電源線１ｂの途中に設けられたケースなどの内部に収納するようにしても良い。また、光源１０が点灯回路を備えた電球形蛍光灯の場合、その点灯回路部分に制御部２０を備えても良い。
【００３０】
２．照明制御方法の原理
次に、本実施の形態による照明制御方法の原理について説明する。図３は、第本実施の形態による照明制御方法の原理を模式的に示している。本実施の形態による照明制御方法においては、光源１０の点灯期間を少なくとも「呼吸調整期間」と「順応対応期間」との順に分割する。順応対応期間は、呼吸調整期間より時間的に後の期間である。
【００３１】
観測者３０は閉眼状態で照明光５０を観測する。呼吸調整期間においては、眼を閉じた観測者３０が呼吸を合わせやすくなるように、すなわち照明光５０が「眼を閉じた観測者が呼吸を合わせやすい照明光」となるように、光源１０の発光面の輝度が制御される。また、順応対応期間においては、眼を閉じた観測者３０が入眠しやすいように、すなわち照明光５０が「眼を閉じた観測者が入眠しやすい照明光」となるように、光源１０の発光面の輝度が制御される。その際、同じ輝度の照明光を長時間照射し続けると、前述した暗順応機能により「眼を閉じた観測者が入眠しやすい照明光」でなくなることがある。そのため、順応対応期間では、照明光の輝度は、暗順応に対応して徐々に低下し、常に「眼を閉じた観測者が入眠しやすい照明光」が提供される。
【００３２】
なお、順応対応期間は呼吸調整期間に続く直後の期間であってもよいが、呼吸調整期間と順応対応期間との間に遷移期間が設けられていることが好ましい。この遷移期間中に、観測者３０に提示される照明光５０が「眼を閉じた観測者が呼吸を合わせやすい照明光」から「眼を閉じた観測者が入眠しやすい照明光」に徐々に変化するように、光源１０の発光面の輝度が制御される。
【００３３】
このように、本実施の形態による照明制御方法によれば、眼を閉じた観測者３０が、呼吸調整期間において照明光５０の輝度の変化に合わせて呼吸のリズムを整えた後、順応対応期間において入眠することが可能になる。
【００３４】
「眼を閉じた観測者が呼吸を合わせやすい」か否かは、観測者の心理的効果に基づくため、統計的な手法(例えば、確率)によってしか表すことができない。ここでは、照明光の輝度を周期的に変化させる場合において、複数の観測者のうち５０％以上のものが”眼を閉じた状態で呼吸が合わせやすい”と答える照明光を「眼を閉じた観測者が呼吸を合わせやすい照明光」であると定義するものとする。例えば、１０名の観測者が眼を閉じた状態で照明光を観測する場合には、５名以上の観測者が”眼を閉じた状態で呼吸が合わせやすい”と答えた照明光が「眼を閉じた観測者が呼吸を合わせやすい照明光」であると定義される。
【００３５】
また、照明光が入眠の妨げになるのは、照明光を眩しく感じたり、変化を激しく感じた結果、不快感を覚える場合である。従って、照明光の輝度を周期的に変化させる場合において、複数の観測者のうち５０％以上のものが”眼を閉じた状態で不快でない”と答える照明光を「眼を閉じた観測者が入眠しやすい照明光」であると定義するものとする。
【００３６】
３．輝度比の制御
次に、本実施の形態による照明制御方法において、光源１０の発光面の輝度の変化の１周期における最小輝度ＬＭＩＮに対する最大輝度ＬＭＡＸの輝度比Ｃ(＝ＬＭＡＸ/ＬＭＩＮ)の制御について、人間の視覚の特性と合わせて説明する。
【００３７】
図４は、人間の視覚特性を説明する図である。人間の視覚が光による刺激を受けると、その刺激は神経を伝わり、脳に伝達される。脳に伝わる刺激の大きさは光源の輝度に比例せず、輝度の対数値に比例する。図４は、輝度が正弦波形に沿って周期的に変化する照明光を人間が見た場合に、その人間がその照明光をどのように知覚するかを示している。
【００３８】
図５は、２つの照明光Ｘ１およびＸ２が人間にどのように知覚されるかを示す図である。照明光Ｘ１およびＸ２は周期的に変化する照明光であるが、知覚量は上述のように対数値に比例するので、その変化の大きさ（振幅）は図５で示した通り、一周期中の最大輝度と最小輝度の比で決まる。すなわち、最大輝度と最小輝度の比が同じであれば、照明光Ｘ１およびＸ２は同じ振幅を有する照明光として知覚される。従って、輝度の変化する照明装置で観測者の知覚する照明光の変化の大きさは、最大輝度と最小輝度の差ではなく、比で考えなければならない。
【００３９】
以上の説明は開眼状態で照明光を観察した場合についての話であるが、閉眼状態で目蓋越しに照明光を知覚する場合も同じことが言える。閉眼状態の場合、目蓋を透過した光を知覚することになるが、人間の目蓋は入射する光に対するフィルタと考えられるので、透過する光量は目蓋上の照度（眼面照度）に比例する。同じ距離で同じ輝度の光源であるならば、照度は輝度に比例するので、眼面照度比は光源の輝度の比と同じになる。すなわち、閉眼状態でも照明光の変化の大きさ（振幅）は、光源の輝度比で考えることができる。
【００４０】
知覚される照明光の輝度変化の振幅が大きい、すなわち輝度比が大きい場合、照明光は視覚への負担が大きく、入眠の妨げになる。しかし、照明光の周期的な変化がわかりやすく、呼吸のリズムを照明光の輝度変化に合せるのは容易である。逆に照明光の振幅が小さい、すなわち輝度比が小さい場合、呼吸のリズムを照明光の輝度変化に合せるのは難しくなるが、入眠は容易である。従って、光源の輝度比を適切に制御することは、呼吸調整期間において「眼を閉じた観測者が呼吸を合わせやすい照明光」を提供し、順応対応期間において「眼を閉じた観測者が入眠しやすい照明光」を提供するために重要である。
【００４１】
本実施の形態にかかる照明制御方法においては、呼吸調整期間において、輝度の周期的な変化の一周期における光源の発光面の最小輝度をＬＭＩＮ１、最大輝度をＬＭＡＸ１として、最小輝度ＬＭＩＮ１に対する最大輝度ＬＭＡＸ１の輝度比Ｃ１（＝ＬＭＡＸ１／ＬＭＩＮ１）は、実質的に一定の値となるように照明光が制御される。また、順応対応期間において、輝度の周期的な変化の一周期における光源の発光面の最小輝度をＬＭＩＮ２、最大輝度をＬＭＡＸ２として、最小輝度ＬＭＩＮ２に対する最大輝度ＬＭＡＸ２の輝度比Ｃ２（＝ＬＭＡＸ２／ＬＭＩＮ２）は、上記輝度比Ｃ１より小さい一定の値に実質的に等しくなるように照明光が制御される。このような照明光の制御は、光源１０を制御することによって達成される。ここで、本明細書において「実質的に一定の値」とは、「完全に一致する」場合に加えて、通常の設計によって生じ得る誤差の分だけ「異なる」場合をも包含することを意味する。また、呼吸調整期間と順応対応期間との間に遷移期間を設ける場合は、遷移期間において、輝度の周期的な変化の一周期における光源の発光面の最小輝度をＬＭＩＮ３、最大輝度をＬＭＡＸ３として、最小輝度ＬＭＩＮ３に対する最大輝度ＬＭＡＸ３の輝度比Ｃ３（＝ＬＭＡＸ３／ＬＭＩＮ３）は、輝度比Ｃ１から輝度比Ｃ２へと徐々に小さくなる。
【００４２】
但し、最小輝度が０の場合は、輝度比の算出は不可能である。また、最大輝度が０に非常に近い場合は、どれだけ輝度比を上げても（最小輝度を小さくしても）知覚できず、知覚に関する輝度比を用いる意味がなくなる。一般的に、知覚に対して輝度値を下３桁目で論じることはないので、本実施の形態では、最小輝度が０．０１以下の場合でも、計算上、最小輝度≒０．０１として輝度比を算出することにする。例えば、最大輝度が０．１で最小輝度が０のときは最小輝度を０．０１として輝度比を１０とし、最大輝度が０．１で最小輝度が０．００５のときは最小輝度を０．０１として輝度比を１０とする。
【００４３】
このような輝度比の制御の一例を図６に示す。図６の横軸は経過時間、縦軸は光源の輝度を表す。なお、図６ではＬＭＡＸ１、ＬＭＩＮ１、ＬＭＡＸ２、ＬＭＩＮ２はそれぞれ一定であるが、これに限定されるものではない。後述するように、本実施の形態では、ＬＭＡＸ２、ＬＭＩＮ２は時間経過と共に変化する期間を有する。また、ＬＭＡＸ１、ＬＭＩＮ１を変化させても良い。但し、輝度比Ｃ１およびＣ２はそれぞれ一定である。
【００４４】
４．輝度比の設計
図３を参照して説明した「眼を閉じた観測者が呼吸を合わせやすい照明光」および「眼を閉じた観測者がリラックスしやすい照明光」を実現するためには、図６に示す輝度比Ｃ１およびＣ２を閉眼状態に対応して設計することが重要である。本実施の形態では、実験に基づいて輝度比Ｃ１およびＣ２の値を設計している。
【００４５】
図７は、図６に示される輝度比Ｃ１およびＣ２の値を設計するために使用される実験環境の一例を示す。制御部２０は、光源１０の発光面１０ｂの輝度が周期的に変化するように光源１０を制御する。実験者（オペレータ）６０が制御部２０に設定するパラメータの値を変化させることにより、光源１０の発光面１０ｂの輝度を変化の態様を変化させることができる。観測者３０は、光源１０からの照明光５０を、目蓋を閉じたまま観測する。ここで、光源１０と観測者３０との間に、光源１０から放射された照明光５０のうち、発光面１０ｂ以外からの照明光を規制する遮光板１０ａを設けた。また、発光面１０ｂを十分大きくし、閉眼状態にある観測者３０の目蓋に拡散光が均一に照射されるようにした。発光面１０ｂと観測者３０との距離および光源１０のワット数を変化させると共に、光源１０の光量を減少させるＮＤフィルタを用いることにより、観測者３０の眼面に到達する照明光の最大眼面照度から最小眼面照度の範囲（数千ｌｘから数ｌｘ）をできるだけ大きくした。特に、入眠をするときは、一般的に照明光の照度が低い方が落ち着くことが明らかであるため、ＮＤフィルタを使用することにより、実用上最小限の眼面照度である０．０１ｌｘを再現できるようにした。すなわち、入眠を目的として、実用的な範囲で一般的な照明装置を使用した場合に再現される観測者３０への眼面照度の全ての実験条件を検討した。また、光源は光源１０のみとし、観測時の周辺は暗黒とした。複数の観測者３０は、全員が視覚および色覚が共に正常であった。
【００４６】
以下に、図６に示される輝度比Ｃ1およびＣ２の値を具体的にどのようにして設計するかを詳しく説明する。
【００４７】
本実施の形態による照明制御方法では、眼を閉じた観測者が照明光の輝度の変化に呼吸を同調できることが最も重要である。呼吸を同調させるためには、少なくとも照明光の輝度の周期を閉眼状態のままで知覚できる必要がある。また、照明光の輝度の周期を知覚するためには、照明光の最大輝度と最小輝度を知覚できることが重要となる。すなわち、眼を閉じた観測者が照明光の最大輝度と最小輝度を知覚しうる、一周期あたりの最小輝度に対する最大輝度の輝度比の値の下限値を見出すことが必要である。なお、照明光の変化がわかりやすいほど呼吸を合せるのは容易になると考えられるので、以下では”照明光の変化のわかりやすさ”と”呼吸の合せやすさ”を同一視する。
【００４８】
また、順応対応期間において観測者の入眠を容易にするためには、できる限り観測者の眼に与える負担を低減する必要がある。したがって、順応対応期間における輝度比Ｃ２の下限値は、眼を閉じた観測者が照明光の最大輝度と最小輝度を知覚しうる、一周期あたりの最小輝度に対する最大輝度の輝度比の値の下限値と同じになる。
【００４９】
図７に示す実験環境の下で、眼を閉じた観測者３０が照明光の最大輝度と最小輝度を知覚できる輝度比Ｃ（＝ＬＭＡＸ／ＬＭＩＮ）の下限値を求める実験を行った。なお、ＬＭＡＸは光源１０の発光面における一周期あたりの最大輝度を表し、ＬＭＩＮは光源１０の発光面における一周期あたりの最小輝度を表す。これらの輝度は、照明装置から一定の距離にいる観測者の眼面照度（目蓋に照射される照明光の照度）に対応する。すなわち、最小輝度と最大輝度との比は、最小眼面照度と最大眼面照度との比と等しくなる。以下に述べる図８から図１０までの実験では、眼面照度が４ｌｘ、２ｌｘ、１ｌｘ、０．５ｌｘの４種類を用いた。これらの眼面照度は、光源の輝度を相対的に同じ形に制御することにより達成されている。
【００５０】
８名の眼を閉じた観測者のそれぞれに、照明光の輝度（正確には眼面照度）が最大であると感じたときに応答するように依頼し、観測者が応答した時間と照明光の輝度が物理的に最大となる時間との差を計測した。また、照明光の輝度（正確には眼面照度）が最小であると感じたときに応答するように依頼し、観測者が応答した時間と照明光の輝度が物理的に最小となる時間との差を計測した。
【００５１】
観測者１人に対して同じ実験を５回繰り返した。しかしながら、観測者によっては閉眼状態のため照明光の輝度が最大であるのか、または、最小であるのかを判別することができない場合があった。そのため、観測者によって応答される回数はまちまちであった。観測者１人に対して応答された時間の計測結果の平均値をその観測者についての計測結果とした。
【００５２】
実験者は、光源の輝度比を様々に変化させて実験を行った。観測者に眼を閉じた状態で照明光の輝度が最大または最小であると感じた瞬間にボタンを押してもらい、そのときの時間ＴＳを記録した。一方、照明光の輝度が測定し、その測定された輝度が最大または最小となる時間ＴＬを記録した。その差ΔＴを、ΔＴ＝｜ＴＳ−ＴＬ｜として計算した。
【００５３】
ここで、ＴＳおよびΔＴの意味について説明する。観測者は、閉眼状態で照明光の輝度の変化を観測し、その観測結果に従って呼吸を調整する。従って、観測者が照明光の輝度が最大であると感じた瞬間を示す時間ＴＳは、観測者が息を吐き始める時間とほぼ同時であると考えられる。それゆえ、ΔＴは、観測者が息を吐き始める時間と照明光の輝度が最大となる時間との差と考えられる。従って、ΔＴが小さくなればなるほど、観測者が息を吐き始める時間と照明光の輝度が最大となる時間との差が小さくなるため、照明光の輝度の変化と観測者の呼吸とが同調していると考えられる。同様に、観測者が照明光の輝度が最小であると感じた瞬間を示す時間ＴＳは、観測者が息を吸い始める時間とほぼ同時であると考えられる。それゆえ、ΔＴは、観測者が息を吸い始める時間と照明光の輝度が最小となる時間との差と考えられる。従って、ΔＴが小さくなればなるほど、観測者が息を吸い始める時間と照明光の輝度が最大となる時間との差が小さくなるため、照明光の輝度の変化と観測者の呼吸とが同調していると考えられる。
【００５４】
上述したように、観測者によっては、閉眼状態のため照明光の輝度が最大であるのか、または最小であるのかを判別することができない場合があった。従って、応答された回数は、眼を閉じた観測者が照明光の輝度の最大および最小を知覚できたことと相関が高いと考えられる。そこで、提示した照明光の回数に対する応答された回数に１００を掛けた応答率ＲＳを算出した。
【００５５】
図８から図１０に上記実験結果を示す。ＬＭＩＮが４ｌｘ、２ｌｘ、１ｌｘ、０．５ｌｘの４種類ともに結果に差異は無かったので、ＬＭＩＮが４ｌｘのときの結果を図８（ａ）、図９（ａ）、図１０（ａ）に示し、ＬＭＩＮが０．５ｌｘのときの結果を図８（ｂ）、図９（ｂ）、図１０（ｂ）に示す。
【００５６】
図８（ａ）および（ｂ）は、ΔＴと順応対応期間における照明光の輝度比Ｃ２に関する実験結果を示す。図８（ａ）および（ｂ）において、横軸は輝度比Ｃ２（＝ＬＭＡＸ２／ＬＭＩＮ２）を対数軸で示し、縦軸は差ΔＴ（秒）を示す。四角印は照明光の輝度が最大の場合の結果であり、丸印は照明光の輝度が最小の場合の結果である。図８（ａ）および（ｂ）から、輝度比Ｃ２が増加するにつれて、輝度が最大の場合および最小の場合のいずれも、差ΔＴは単調に減少する。また、輝度が最小の場合は、輝度比Ｃ２が４以上になると、差ΔＴがほぼ一定になることが分かる。一方、輝度が最大の場合は、輝度比Ｃ２が６以上になると、差ΔＴの変曲点が見られ、徐々に一定になることが分かる。従って、輝度比Ｃ２が６以上になると、眼を閉じた観測者が照明光の輝度が最大となるときと最小となるときの判別時間はほぼ一定になる。
【００５７】
図９（ａ）および（ｂ）は、応答率ＲＳ（％）と照明光の輝度比Ｃ２に関する実験結果を示す。図９において、横軸は輝度比Ｃ２を対数軸で示し、縦軸は応答率ＲＳ（％）を示す。四角印は照明光の輝度が最大の場合の結果であり、丸印は照明光の輝度が最小の場合の結果である。図９（ａ）および（ｂ）から、輝度比Ｃ２が４以上になると、輝度が最大の場合および輝度が最小の場合のいずれも、応答率ＲＳが約９０％で一定になることが分かった。
【００５８】
図８と図９の結果から、輝度比Ｃ２が６以上になると、観測者が閉眼状態においても照明光の輝度が最大となる時と最小となる時を判別でき、かつ、応答率ＲＳも９０％以上になるため、眼を閉じた観測者が照明光の輝度の変化に呼吸を同調させることができることが明らかになった。以上のことから、本実施の形態における照明光の周期的な変化の一周期あたりの最小輝度ＬＭＩＮ２に対する最大輝度ＬＭＡＸ２の輝度比Ｃ２（＝ＬＭＡＸ２／ＬＭＩＮ２）は、６≦Ｃ２を満たすことが必要である。なお、上述のように、Ｃ２≦Ｃ１であるから、当然に呼吸調整期間における輝度比Ｃ１は、６≦Ｃ１である。
【００５９】
続いて、呼吸調整期間における輝度比Ｃ１について検討した結果を示す。導入期間における輝度比Ｃ１の設計においては、眼を閉じた観測者が照明光の輝度の変化に呼吸が合わせやすいことが重要である。呼吸の合せやすさは照明光の変化のわかりやすさと同一視できるので、８名の観測者のそれぞれに、光源１０からの照明光５０を、目蓋を閉じて観測してもらい、「眼を閉じた観測者が照明光の輝度の変化が分りやすいか否か」について主観評価をしてもらった。評価は、”よくわかる”、”わかる”、”わかりにくい”、”わからない”の４段階とした。各評価に対して順に、＋３、＋２、＋１、０の点数を与え、８名の観測者の平均値を算出した。評価の平均点数が２以上であることは、観測者が５０％以上の心理確率で”よくわかる”、”わかる”と評価したことと等価である。評価項目の点数が２以上のときの照明条件を「閉眼状態で照明光の輝度の変化がよくわかる照明条件」と定義し、「眼を閉じた観測者が呼吸を合わせやすい照明光」とする。
【００６０】
図１０（ａ）および（ｂ）は、「眼を閉じた観測者が照明光の輝度の変化が分りやすいか否か」に関する観測者の主観評価の結果を示す。横軸は輝度比Ｃ１を対数軸で示し、縦軸は主観評価値を示す。図１０から明らかなように、輝度比Ｃ１が１０で主観評価が２以上になる。したがって、輝度比Ｃ１が１０よりも大きい時に眼を閉じた観測者が照明光の輝度の変化が分りやすいと評価することが分った。以上のことから、呼吸調整期間では、照明光の周期的な変化の一周期あたりの最小輝度ＬＭＩＮ１に対する最大輝度ＬＭＡＸ１の輝度比Ｃ１（＝ＬＭＡＸ１／ＬＭＩＮ１）が１０＜Ｃ１を満たすことが、「眼を閉じた観測者が呼吸を合わせやすい照明光」を提示するために必要である。
【００６１】
次に、順応対応期間において「眼を閉じた観測者が入眠しやすい照明光」を提示するために、図７に示す実験環境の下で、眼を閉じた観測者３０に不快を感じさせない輝度比Ｃ（ＬＭＡＸ／ＬＭＩＮ）の上限値を求める実験を行った。７名の観測者のそれぞれに、輝度比Ｃを所定の範囲で変化させて光源１０からの照明光５０を観測してもらい、不快を感じない輝度比Ｃの上限値を回答してもらった。
【００６２】
図１１に実験結果を示す。図１１において、横軸は輝度比Ｃを対数軸で示し、縦軸は観測者が”不快を感じない”確率（％）を示す。図７に示す実験装置を用い、同じ実験条件で、高範囲の眼面照度、眼面照度比に対して観測された知覚に対して”不快を感じない”または”不快を感じる”かの二者選択をしてもらった。各条件に対して”不快を感じない”と答えた人数の％を計算し、それを”不快を感じない”確率（％）とした。すなわち、４名が”不快を感じない”と答えた場合は、４／７×１００＝５７％となる。図１１から、輝度比Ｃが増加しても、輝度比Ｃが１５までは眼を閉じた観測者は”不快を感じない”ない。輝度比Ｃが１５を越えると、眼を閉じた観測者が”不快を感じない”確率が単調減少する。輝度比Ｃが３０で眼を閉じた観測者が”不快を感じない”確率は７５％になる。この曲線を外挿すると輝度比Ｃが５０で眼を閉じた観測者が”不快を感じない”確率は６０％未満になり、輝度比Ｃが１００を超えると確率は５０％未満ことが分かる。従って、呼吸調整期間および順応対応期間ともに、Ｃ≦１００の場合には、眼を閉じた観測者が”不快を感じない”確率が５０％以上になることが分かる。
【００６３】
以上のことから、順応対応期間における輝度比Ｃ２は、Ｃ２≦１００を満たすように設計される必要がある。また、呼吸調整期間での輝度比Ｃ１も、Ｃ１≦１００を満たすように設計されることが好ましい。したがって、呼吸調整期間における輝度比Ｃ１は１０＜Ｃ１≦１００、順応対応期間におけるＣ２は６≦Ｃ２≦１００を満たすように設計する。
【００６４】
また、輝度比Ｃが５０のときの眼を閉じた観測者が”不快を感じない”確率は６０％であるため、より多くの人に不快感を生じさせないためには、輝度比Ｃ１およびＣ２の上限値を、それぞれ、Ｃ１≦５０、Ｃ２≦５０を満たすように設計することが好ましい。従って、輝度比Ｃ１は１０＜Ｃ１≦５０を、輝度比Ｃ２は６≦Ｃ２≦５０を、それぞれ満たすように設計されることがより好ましい。
【００６５】
さらに、輝度比Ｃが３０のときの眼を閉じた観測者が”不快を感じない”確率は７５％であるため、さらに多くの人に不快感を生じさせないためには、輝度比Ｃ１およびＣ２の上限値は、それぞれ、Ｃ１≦３０、Ｃ２≦３０を満たすように設計することがさらに好ましい。従って、輝度比Ｃ１は１０＜Ｃ１≦３０を、輝度比Ｃ２は６≦Ｃ２≦３０を、それぞれ満たすように設計されることがより好ましい。
【００６６】
また、輝度比Ｃが１５で眼を閉じた観測者が”不快を感じない”確率は１００％のため、より多くの人に不快感を生じさせないためには、輝度比Ｃ１およびＣ２の上限値は、それぞれ、Ｃ１≦１５、Ｃ２≦１５を満たすように設計することがさらに好ましい。従って、輝度比Ｃ１は１０＜Ｃ１≦１５を、輝度比Ｃ２は６≦Ｃ２≦１５を、それぞれ満たすように設計されることがより一層好ましい。
【００６７】
５．最大輝度の制御
次に、本実施の形態における最大輝度の制御について、人間の暗順応機能と合せて説明する。
【００６８】
一般に、暗順応による視覚の感度の変化は暗順応曲線によって表現される。図１２は、暗順応曲線Ｒの一例を示す。人間はある限界値以下の光量の光は知覚することができず、その限界の光の強さを閾値と呼ぶ。図１２の横軸は順応を開始してからの経過時間であり、縦軸は閾値を対数スケールで示している。この閾値が低くなるほど視覚の感度が上昇していることを意味する。従って、照明光の輝度を観測者の暗順応曲線Ｒと相対的に同じ形で変化させた場合、観測者には照明光の明るさが常に同じに見える。前述の通り、観測者が閉眼状態であっても、輝度が閉眼状態での閾値以上ならば同様である。また暗順応は、図１２に示したように、開始より数分程度は急激に進行し、しばらくの休止をおいた後、１５分から３０分程度まで進行するのが普通である。
【００６９】
暗順応曲線Ｒは、同じ人間でも順応する環境、すなわち、どれだけの輝度に順応するかにより異なる。また、順応開始前に、どれだけの明るさのところにどれだけの時間いたかによっても異なる。しかしながら、上述した様に、少なくとも１５分、最大で３０分程度の時間が経過するまで順応は続く。また、比較的低輝度に順応する場合は、最初の急激な進行が終了した後でも、感度は１０倍から１００倍程度は上昇する。
【００７０】
本実施の形態では、観測者が照明光を眩しく感じることがないように、順応対応期間において照明光の最大輝度を暗順応曲線Ｒに沿って減少させる。但し、上述したように、暗順応曲線Ｒは一意には定まらないので、本実施の形態における暗順応曲線を次のように定義する。
【００７１】
本実施の形態では、暗順応曲線Ｒに沿って最大輝度の変化する順応対応期間は、呼吸調整期間と遷移期間を経た後である。従って、順応対応期間では最初の急激な暗順応の進行は終了していると考えられるので、以後の感度の上昇は最大でも１００倍程度である。また順応が進行するのは、最初の急激な感度の上昇も含めて最大で３０分間であり、以後の感度は一定になる。よって、本実施の形態における暗順応曲線は、順応対応期間の開始時の輝度値をＬ１とすると、輝度値Ｌ１から時間経過とともに単調に減少し、前記輝度値Ｌ１より小さく、かつ、Ｌ１／１００より大きい輝度値Ｌ２付近で一定となる曲線とする。なお、単調に減少するとは、時間経過に対し常に減少するか、同じ値をとることを言う。また、順応が進行するのは最大で３０分間程度であるので、本実施の形態での暗順応曲線Ｒが輝度値Ｌ２をとるのは、呼吸調節期間開始から３０分を経過する以前とする。図１３における実線曲線は本実施の形態における暗順応曲線Ｒの一例である。暗順応曲線Ｒは、観測者（ユーザ）の視覚の感度を正確に表しているわけではないが、このような曲線に沿って最大輝度を変化させることにより、輝度を変化させない場合に比べて、照明光が眩しく感じられる可能性が下がり、観測者にとって入眠が容易になることは明らかである。
【００７２】
但し、最大輝度の減少が実際の感度に比べて急激すぎる場合、輝度が閉眼状態での知覚可能な閾値を下回り、照明光の一部または全部が知覚できなくなる可能性がある。一般的に、感度の上昇は少なくとも１０倍程度は進むので、輝度値Ｌ２はＬ１／１０以上であることが好ましい。
【００７３】
また、本実施の形態の暗順応曲線Ｒでは、輝度値Ｌ１から輝度値Ｌ２へ至るまで単調に減少していればよく、その形状は特に限定されない。図１４に、暗順応曲線の具体例を示す。例えば曲線Ａ１のように、輝度値Ｌ１と輝度値Ｌ２の間を直線で結んでもよい。一方、知覚される明るさは輝度の対数値であるので、輝度を指数関数で減少させれば人間には一定のペースで変化している様に見える。従って、曲線Ａ２のように、輝度値Ｌ１と輝度値Ｌ２を通る指数関数を用いてもよい。または、図１２に示した本来の暗順応曲線を模倣し、曲線Ａ３のように１〜５分間程度一定値をとった後、減少させても良い。この場合でも、減少する部分は直線か指数関数を用いればよい。これらの曲線は、本発明を実施するにあたり、好ましい暗順応曲線である。
【００７４】
なお、図１４に示すように、順応対応期間に入ってからの時間をｔ（分）、暗順応曲線Ｒが輝度値Ｌ１から輝度値Ｌ２に至るまでに要する時間をＡＴ（分）とすると、曲線Ａ２が輝度値Ｌ１から輝度値Ｌ２に至るまではＬ＝Ｌ１×（Ｌ２／Ｌ１）ｔ／ＡＴと表される。また、一部または全ての時間で、上記の曲線から輝度の差が±１０％以内に収まるような曲線は、実際上は元の曲線とほぼ同等に見える。従って、そのような曲線も本発明を実施するにあたり、好ましい暗順応曲線である。
【００７５】
さらに、図１４に示す曲線Ａ２と曲線Ａ３で挟まれる領域を通る曲線であれば、曲線Ａ１、曲線Ａ２または曲線Ａ３と見た目に大きな違いはないと考えられる。図１５は、曲線Ａ２と、輝度値Ｌ１を５分間とった後に直線的に減少する曲線Ａ３で挟まれる領域をハッチングで示している。この領域を通過する曲線に沿って最大輝度ＬＭＡＸを変化させる場合も、本発明を実施するにあたり、好ましい暗順応曲線である。なお、図１５においてハッチングされた領域では、０≦ｔ≦５の範囲は、
Ｌ１×（Ｌ２／Ｌ１）ｔ／ＡＴ≦Ｌ≦Ｌ１
であり、５≦ｔ≦ＡＴの範囲は、
Ｌ１×（Ｌ２／Ｌ１）ｔ／ＡＴ≦Ｌ
≦Ｌ１−（Ｌ１−Ｌ２）×（ｔ−５）／（ＡＴ−５）
によって表される。
【００７６】
６．制御の例
本実施の形態における輝度比と輝度の制御を用いた照明光の制御方法の一例について、図１６を参照しつつ説明する。
【００７７】
輝度比は、呼吸調整期間において一定の輝度比Ｃ１をとり、遷移期間で徐々に小さくなり、Ｃ１より小さい一定の輝度値Ｃ２に至る。その後、暗順応対応期間では、一周期での輝度比をＣ２に保ったまま、最大輝度ＬＭＡＸ２は暗順応曲線Ｒに沿って変化する。上述の通りＣ１は１０＜Ｃ１≦１００であり、Ｃ２は６＜Ｃ２≦１００であればよい。
【００７８】
呼吸調整期間や遷移期間においても暗順応は進むので、順応対応期間以前でもＬＭＡＸを減少させることがより好ましい。図１６に示す例では、遷移期間においても最大輝度ＬＭＡＸを減少させている。遷移期間にける最大輝度ＬＭＡＸの減少は、例えば、暗順応曲線と同じく直線的な減少や、指数関数を用いればよい。あるいは２次関数や３次関数を用いてもよい。遷移期間のみならず呼吸調整期間においても最大輝度ＬＭＡＸを減少させてもよい。但し、必ずしも順応対応期間以前に最大輝度ＬＭＡＸを減少させる必要はない。
【００７９】
実際の入眠時を考えると、呼吸調節によるリラクゼーションを一定の時間行った後は、照明光を定常な光とする制御方法も考えられる。なお、ここで言う定常な照明光とは、光量が０、つまり消灯も含むものとする。図１７（ａ）は定常な光になる場合の一例を示し、図１７（ｂ）は消灯する場合の照明光の一例を示す。
【００８０】
７．より好ましい制御の例
本発明の効果の確認と、より好ましい制御方法を見出すために、さらなる実験を行った。以下の実験の説明では、照明光については、観測者の眼面照度を用いて説明する。また、その眼面照度は光源の輝度を相対的に同じ形となるように制御することにより達成されている。
【００８１】
まず、輝度を暗順応曲線に沿わせる順応対応期間についての実験として、輝度比の不快感に関する実験と同等の実験を、低照度の条件について観測者の順応時間を変えて行った。観測者は７人であり、照明光を閉眼状態で観測させ、照明光の明るさが不快に感じるか否かを答えてもらった。照度比（輝度比）は１０倍のみとしたが、これは最も好ましいとした輝度比範囲のちょうど中間であり、好ましい輝度比の範囲を代表する値である。
【００８２】
図１８に実験の結果を示す。図１８の縦軸は、観測者が”不快を感じない”確率（％）を表している。Ａは最大照度１ｌｘで順応時間を５分、Ｂは最大照度１ｌｘで順応時間を２５分、Ｃは最大照度０．１ｌｘで順応時間を２５分とした結果である。図１８からわかるように、”不快を感じない”確率はＡが約８５％、Ｂが７０％、Ｃが１００％であった。また、実験時に”照明光に呼吸を合せることが出来るかどうか”を質問したところ、Ａ、Ｂ、Ｃいずれも少なくても８５％以上の観測者が、呼吸を合せることが可能であると回答した。
【００８３】
図１８のＡからわかるように、最大照度１ｌｘの照明光は、５分順応の状態では８５％の確率で”不快を感じない”照明光である。実際に本発明の照明装置が使用される際は、多くの使用者がこの程度の大きさの照度で使用すると考えられ、８５％の確率で”不快を感じない”照明光の効果は大きい。その際、順応対応期間を設けない場合、すなわち同じ照明光が提示され続ける場合は、”不快を感じない”確率は、図１８のＡに示す８５％からＢに示す７０％へ低下する。一方、順応対応期間を設け、２５分後に最大照度０．１ｌｘの照明光に変化させる場合は、”不快を感じない”確率は図１８のＡに示す８５％からＣに示す１００％に上昇する。
【００８４】
以上の実験結果より、順応対応期間を設けることにより、観測者が”不快を感じない”確率を高くする効果があることは明らかである。順応対応期間開始時における照明光の照度が極端に低い場合、暗順応の進んでいない観測者には知覚できない可能性がある。上記実験結果より、順応対応期間開始時の最大照度を１ｌｘ程度にすれば、”不快を感じない”確率が十分高くなり、かつ呼吸のリズムを照明光の変化に合せることも可能である。照度は光源と観測者の距離に依存するので、本実施の形態においても、厳密に照度で照明光を設計することはできないが、照明装置の形状に応じ、通常使用される距離での照度を予測することは可能である。例えば、シーリングライト型の照明装置であれば、通常の住宅での天井面から床面またはベッドまでの距離（２．５ｍから２ｍ程度）で、照度が１ｌｘ程度になるように輝度Ｌ１を設計することは可能である。この様な照度設計は通常の照明装置でも一般に行われており、本実施の形態においても、輝度Ｌ１は観測者の眼面照度を１ｌｘ程度になるように設計することが好ましい。また、上述したように観測者が照明装置の位置を変更できる場合、例えば枕元用のスタンド型の照明装置等では、観測者は、順応対応期間開始時の最大眼面照度が１ｌｘ程度になるように装置を配置する場合が多いと考えられる。
【００８５】
このように順応対応期間開始時における最大眼面照度としては１ｌｘが好ましく、実際に、多くの観測者が選択することが予想される。この場合に、十分時間が経過して暗順応が進んだときでも、少なくとも順応対応期間開始時に比較して”不快を感じる確率”が減少しないような設計をすることが好ましい。
【００８６】
図１８を用いて、２５分順応後に図１８のＡと同じ”不快を感じない確率”が８５％となる照明光を推測すると、最大照度１ｌｘのＢが７０％、最大照度０．１ｌｘのＣが１００％であるので、Ｂ、Ｃの中間の０．５ｌｘ程度になると考えられる。従って、順応対応期間開始時における最大照度を１ｌｘとすると、本実施の形態における暗順応曲線の輝度Ｌ２をＬ１／２以下に設定し、最大照度を０．５ｌｘ以下に変化させれば、順応対応期間開始時に比較して”不快を感じる確率”が減少しないと考えられる。従って、本実施の形態におけるＬ２の設計として、Ｌ２はＬ１／２以下にすることが好ましい。前述のように、Ｌ２はＬ１／１０以上が好ましいので、Ｌ２のより好ましい範囲はＬ１／２以下、Ｌ１／１０以上（Ｌ１／１０≦Ｌ２≦Ｌ１／２）となる。
【００８７】
次に、本実施の形態の照明制御方法の効果を確認するために、入眠効果の確認実験を行った。実験で用いた照明制御方法を、図１９を参照しつつ説明する。図１９は光源の輝度の変化を示しており、輝度Ｌ１を、観測者の眼面照度が１ｌｘとなる輝度に設定した。
【００８８】
図１９では、呼吸調整期間における輝度比Ｃ１＝１５とし、順応対応期間における輝度比Ｃ２＝１０とした。暗順応曲線Ｒとして、図１４における曲線Ａ２を用い、期間ＡＴは７分間とした。呼吸調節期間は４５秒間、遷移期間は１３５秒間である。また、順応対応期間の開始時における最大輝度をＬ１として、輝度比Ｌ２を０．３×Ｌ１とし、呼吸調整期間における最大輝度を５×Ｌ１、最小輝度を０．３５×Ｌ１とした。さらに、遷移期間においても、輝度の最大値を減少させているが、これは輝度の最大値を３次関数に沿って減少させている。
【００８９】
入眠効果の評価には、ＫＳＳ法を用いた。ＫＳＳ法は、”思考が鈍っている”といった観測者の状態を表す２２項目の内、自らの状態について当てはまる項目を申告させることで眠気を評価する方法である。各項目には得点が与えられており、観測者が申告した項目の平均得点を評価に用いる。得点は眠気を０から７までの尺度で評価した評価値に相当し、０に近いほど眠気は小さく、７に近いほど眠気は大きいことを表す。ＫＳＳ法は主観評価であるが、眠気を評価する生理的指標と強い相関があることが明らかにされている。実験では、観測者に照明光の観測前と観測後の２回眠気を評価してもらい、その変化を調べた。
【００９０】
実験の結果、全ての観測者について観測前より観測後の得点が大きく、観測前の平均得点は３．１４であったのに対し、観測後の平均得点は５．０４であった。従って、本実施の形態の照明制御方法により、全ての観測者の眠気が増したことがわかる。また、観測前の平均得点３．１４に近い得点が与えられている評価項目に”身体がだるくない”（３．０３）があり、終了後の平均得点に近い得点が与えられている評価項目に”頭がぼんやりしている”（５．１０）がある。このため、本実施の形態の照明制御方法により”身体がだるくない”状態から”頭がぼんやりしている”状態に、多くの観測者の状態が変化したと考えられる。以上より、本実施の形態の照明制御方法は誘眠効果を有することが確認された。
【００９１】
８．その他の変形例
本発明の一実施の形態に係る照明装置および照明制御装置の変形例を、図２０及び図２１に示す。図２０に示す変形例は、観測者の覚醒状態を検知するためのセンサ２５を枕部分に設けた例であり、図２１に示す変形例はセンサ２５を、例えばマッサージ用の椅子４０の背もたれ部分に設けた例を示す。
【００９２】
上記各変形例において、センサ２５は制御部２０に接続されており、センサ２５により検知した観測者の覚醒状態から、観測者が睡眠状態に入ったと判断すると、自動的に光源１０の発光を停止し、消灯する。センサ２５は、例えば観測者の脳波データを取得する。取得した脳波データを周波数解析することにより、観測者の覚醒レベルを評価することができる。例えば、後頭部から出るα波を検出し、α波が減少したことをもって、観測者が睡眠状態に入ったと判断する。また、センサ２５は、例えば心電図データを取得するように構成してもよい。取得した心電図データから、心拍数及び心拍のゆらぎを周波数解析することによっても、観測者の覚醒レベルを評価することができる。
【００９３】
これら変形例のように、観測者（ユーザ）の覚醒状態を検知し、睡眠状態に入ったと判断すると自動的に消灯するように構成することにより、ユーザの睡眠を妨げず、かつ節電することができる。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光源の点灯期間を順に少なくとも呼吸調整期間と順応対応期間に分割し、呼吸調整期間では、光源の発光面の輝度変化の１周期における最小輝度ＬＭＩＮ１に対する最大輝度ＬＭＡＸ１の輝度比Ｃ１（＝ＬＭＡＸ１／ＬＭＩＮ１）が一定の値に実質的に等しくなるように光源を制御し、順応対応期間では、光源の発光面の輝度変化の１周期における最小輝度ＬＭＩＮ２に対する最大輝度ＬＭＡＸ２の輝度比Ｃ２（＝ＬＭＡＸ２／ＬＭＩＮ２）が輝度比Ｃ１よりも小さい一定の値に実質的に等しくなり、かつ、最大輝度ＬＭＡＸ２は暗順応曲線Ｒに沿って変化するように光源を制御するので、閉眼状態の観測者が、照明光の光量の変化に合わせて呼吸のリズムを整えることを容易にするとともに、容易に入眠することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態における照明装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  観測者がベッドに寝ながら、照明装置からの照明光を観測している様子を示す図である。
【図３】  本発明の一実施の形態による照明制御方法の原理を示す図である。
【図４】  人間の視覚の特性を説明する図である。
【図５】  人間の視覚の特性を説明する図である。
【図６】  本発明の一実施の形態による照明制御方法に基づく、光源の発光面の輝度比の時間変化の一例を示す図である。
【図７】  実験環境の一例を示す図である。
【図８】  輝度比に対する時間差の実験結果を示す図である。
【図９】  輝度比に対する応答率の実験結果を示す図である。
【図１０】  輝度比に対する主観評価値の実験結果を示す図である。
【図１１】  輝度比に対する心理確率の実験結果を示す図である。
【図１２】  人間の暗順応曲線Ｒの一例を示す図である。
【図１３】  本発明の一実施の形態における暗順応曲線Ｒを示す図である。
【図１４】  本発明の一実施の形態における暗順応曲線Ｒの例を示す図である。
【図１５】  本発明の一実施の形態における暗順応曲線Ｒの好ましい範囲を示す図である。
【図１６】  本発明の一実施の形態における光源の発光面の輝度の時間的変化の一例を示す図である。
【図１７】  本発明の一実施の形態における光源の発光面の輝度の時間的変化の一例を示す図である。
【図１８】  眼面照度ごとの順応時間と”不快を感じない確率”との関係を示す図である。
【図１９】  本発明の一実施の形態における輝度変化の具体例を示す図である。
【図２０】  本発明の一実施形態における照明装置の変形例を示す図である。
【図２１】  本発明の一実施形態における照明装置の他の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１  照明装置
１ａ  台座
１ｂ  電源線
１０  光源
１０ａ  遮光面
１０ｂ  発光面
２０  制御部
２２  調光信号生成部
２４  調光点灯装置
２５  センサ
３０  観測者（ユーザ）
４０  ベッドまたは椅子
５０  照明光
６０  実験者
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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