JP6813851B2

JP6813851B2 - 照明装置

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Publication number: JP6813851B2
Application number: JP2017228865A
Authority: JP
Inventors: 佑斗井澤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2021-01-13
Anticipated expiration: 2037-11-29
Also published as: JP2019102156A

Description

本発明は、照明装置に関し、光源となる赤色光、青色光、緑色光の各発光手段の発光量の総和を略一定にしたままそれぞれの発光手段の発光量比を変化させることができる照明装置に関する。

メラトニンは動物、植物が有するホルモンのひとつであり、メラトニンの分泌が睡眠促進などの生体リズムの調整に関与している。そして、ヒトにおいてメラトニンは脳に存在する内分泌器である松果体により生成させる。メラトニンの分泌は日中の日射しを受けることで抑制され、暗くなるにつれて分泌量が増える。分泌されるメラトニンが脈拍、体温、血圧などを低下させることで睡眠が促される。

このようにメラトニンの分泌は光の影響を受けるのであるが、とくに波長が約460 nmから480nmの主に青色の光によってメラトニンの分泌が抑制されることが知られている。したがって、この波長の青色光を夕方以降も受けてメラトニンの分泌が抑制されることで、夜間になっても眠気が誘発されず睡眠不足や睡眠障害をもたらすおそれがある。また、単に睡眠不足や睡眠障害をもたらすだけでなく、体内時計の周期を狂わすことで、健康などに諸々の悪影響を及ぼしかねない。とくに現代人においては夜間においても照明装置が発する光を浴びながら生活することが常であり、体内時計の乱調のリスクが日常的に存在していると言える。

メラトニンの分泌に青色の光が影響を及ぼすことに鑑み、体内リズムを好ましく調整するための技術として、例えば、青色発光体の発光強度を調整することで使用者の生体リズムを調整して、かつ色温度を略一定に保ち白色光を形成する光源に係る技術がある（特許文献１）。

再表２００８／０６９１０３号公報

特許文献１に開示されている技術は光源の色温度を略一定にすることで、色温度の変化によりもたらされる使用者の違和感を防止することができるというメリットがある。しかし、メラトニンの分泌を促すために青色発光体の発光強度を弱めつつ色温度を略一定にしようとする場合、青色発光体の発光強度のみならず緑色発光体及び赤色発光体の発光強度をも弱めることになるため光源による明るさも低下することになる。したがって、明るさを維持することが求められる照明装置に係る技術を適用することはできない。

上記課題を解決するために、以下の照明装置などを提供する。すなわち、赤色光を発光する赤色発光手段と、青色光を発光する青色発光手段と、緑色光を発光する緑色発光手段とを有する発光部と、時間を測定する計時部と、計時部での計時に応じて前記三つの発光手段の発光量の総和を略一定にしたままそれぞれの発光手段の発光量比を変化させるための調節部と、を有する照明装置を提供する。

また、上記の照明装置において、計時部は時刻を計時する時刻計時手段を有し、調節部は計時された時刻に応じて発光量比を変化させる時刻依存発光量比調節手段を有する照明装置を提供する。

また、赤色光を発光する赤色発光手段と、青色光を発光する青色発光手段と、緑色光を発光する緑色発光手段とを有する発光部と、人の覚醒度合に関する生体情報を取得する覚醒度合生体情報取得部と、覚醒度合生体情報取得部で取得した人の覚醒度合に関する生体情報に応じて前記三つの発光手段の発光量の総和を略一定にしたままそれぞれの発光手段の発光量比を変化させるための調節部と、を有する照明装置を提供する。

また、上記の照明装置において、覚醒度合生体情報取得部は、デスクワーク作業効率の低下、運転中の居眠、疲労による運動能力の低下、対話における適切な言葉の選択効率の低下、のいずれか一以上を測定する効率・能率測定手段を有し、調節部は測定された値に応じて発光量比を変化させる効率・能率依存発光量比調節手段を有する照明装置を提供する。

また、上記のいずれかの照明装置を有する動物飼育施設を提供する。

また、上記のいずれかの照明装置を有する野菜栽培施設を提供する。

また、上記のいずれかの照明装置を有する穀類栽培施設を提供する。

また、上記のいずれかの照明装置を有する魚介類養殖施設を提供する。

また、上記のいずれかの照明装置を有する病室を提供する。

また、上記のいずれかの照明装置を有する細胞培養装置を提供する。

また、赤色光を発光する赤色発光手段と、青色光を発光する青色発光手段と、緑色光を発光する緑色発光手段とを有する発光部と、時間を測定する計時部と、計時部での計時に応じて前記三つの発光手段の発光量の総和を略一定にしたままそれぞれの発光手段の発光量比を変化させるための調節部と、を有するディスプレイを提供する。

以上のような構成による本発明により、赤色、青色及び緑色の各発光手段の発光量の総和を略一定にしたまま、時間に応じて青色光の発光を抑制するといった調節などを行うことのできる照明装置を提供することができる。

実施形態１の照明装置の機能ブロックの一例を示すブロック図実施形態２の照明装置の機能ブロックの一例を示すブロック図

以下に、図を用いて本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施しうる。
＜実施形態１＞
＜概要＞

本実施形態は、赤色、青色及び緑色の三色の発光手段を有する照明装置であって、時間に応じてかかる三つの発光量の総和を略一定にしたままそれぞれの発光手段の発光量比を変化させることができる照明装置である。かかる構成により、例えば人が感じる明るさを大きく変化させることなく青色光の発光量を相対的に減らすことでメラトニンの分泌を促すことができる。
＜構成＞

図１は、本実施形態の照明装置の機能ブロックの一例を示すブロック図である。図示するように、本実施形態の照明装置０１００は、発光部０１０１と、計時部０１０２と、調節部０１０３とを有する。そして、発光部は、赤色発光手段０１０４と、青色発光手段０１０５と、緑色発光手段０１０６とを有する。

本明細書に記載の各実施形態は装置として実現できるのみでなく、その一部または全部を方法としても実現可能である。また、このような装置の一部をソフトウェアとして構成することができる。さらに、そのようなソフトウェアをコンピュータに実行させるために用いるソフトウェア製品、及び同製品を固定した記録媒体も、当然に本明細書に記載の各実施形態の技術的な範囲に含まれる（本明細書の全体を通じて同様である）。

発光部０１０１は、赤色光を発光する赤色発光手段０１０４と、青色光を発光する青色発光手段０１０５と、緑色光を発光する緑色発光手段０１０６とを有する。発光部が有する各色の発光手段の数は一又は複数である。

赤色発光手段は、概ね610〜670nmの波長の光を発するもので、例えばＬＥＤや有機ＥＬなどの発光素子を用いることで実現でき、これ以外の発光素子であっても赤色光を発し得るものであればよい。

青色発光手段は、概ね435〜490nmの波長の光を発するもので、例えばＬＥＤや有機ＥＬなどの発光素子を用いることで実現でき、これ以外の発光素子であっても青色光を発し得るものであればよい。

緑色発光手段は、概ね495〜570nmの波長の光を発するもので、例えばＬＥＤや有機ＥＬなどの発光素子を用いることで実現でき、これ以外の発光素子であっても緑色光を発し得るものであればよい。

計時部０１０２は、時間を測定する機能を有する。時間の測定は、時間の経過を測定するものであってもよいし、時刻を測定するものであってもよい。また、暦とともに時刻を測定するものであってもよい。具体的には、ＲＴＣ（Real-Time Clock）などにより計時部を構成することができる。

調節部０１０３は、計時部での計時に応じて前記三つの発光手段の発光量の総和を略一定にしたままそれぞれの発光手段の発光量比を変化させるための機能を果たす。調節部は係る機能を果たすためのプログラム、当該プログラムを保持する不揮発性メモリ、当該プログラムを実行し各種の演算処理を行うＣＰＵなどによって構成することができる。

発光量は、光度エネルギー（lm・s）である。三つの発光手段の発光量の総和を略一定にしたままそれぞれの発光手段の発光量比を変化させるためは、例えばそれぞれの発光手段の発光量比とその発光量比となるように各発光手段を発光させるための駆動電流量や印加電圧値と各発光手段による発光量の総和との関係に基づき、各発光手段の発光量比の変化に応じて各発光手段に供給する駆動電流量や印加電圧値を調節する。あるいは本照明装置が光量センサーを備えるものとして、当該光量センサーによる検知結果をフィードバックして各発光手段の発光量比の変化に応じて、三つの発光手段の発光量の総和が略一定となるように各発光手段への駆動電流量や印加電圧値を調節する。

また、計時部での計時に応じて各発光手段の発光量比を変化させる態様は種々あり、例えば、本照明装置の使用者が発光量比を変化させるタイミングを任意の時から「２時間後」などのように経過時間に基づき指定し、指定した時間の経過を契機として予め任意に指定した発光量比に変化させる態様がある。むろん三つの発光手段の発光量の総和を略一定にしたままである（以下の態様においても同様である）。

また、計時部が時刻を計時する時刻計時手段を有し、調節部が計時された時刻に応じて発光量比を変化させる時刻依存発光量比調節手段を有する場合には、指定された時刻を時刻計時手段が計時したことを契機として指定された発光量比に変化させる態様がある。

また、計時された時刻を契機に発光量比を一回変化させる態様の他にも、例えば１７：００〜２４：００にかけて青色の発光量比が３０パーセントから１０パーセントまで漸減し赤色と緑色による発光量比を７０パーセントから９０パーセントまで漸増するように発光量比を変化させる態様もある。

さらに、計時手段が暦を測定し得るように構成されている場合には、暦と時刻とに応じて発光量比を変化させてもよい。

また、三つの発光手段の発光量の総和を略一定にしたままとすることにより、所望の明るさを維持するという照明装置に対する基本的な要請に応えることができる。例えば室内照明として用いる場合、メラトニンの分泌を促し眠気を自然に誘起させるためには夜が更けるにつれて青色の発光量比を抑えることが効果的であるところ、青色の発光量比を抑えても三つの発光手段の発光量の総和は略一定であるため、たとえ光色が変化したとしても使用者が明るさの低下を感じることがほとんどないため文字が読めないといったことや家事がしにくくなるといった不都合が生じない。

また、青色光がメラトニン分泌に影響するように、人体が照射を受ける光の波長成分によって様々な影響を受けることがあると考えられるため、特定の波長成分を増強したり又は減じることにより疾病の予防や改善、あるいは健康維持に寄与し得る。

このような構成を備える本照明装置は、室内照明などとして用いる場合だけでなく、ディスプレイとしても用いることができる。ディスプレイは赤色、青色及び緑色のいわゆる三原色の組み合わせにより画素を構成し、各画素の発光を制御することで様々な像を映すものであるが、画素を構成する三原色の光源として、本照明装置の各構成を応用することができる。すなわち、赤色光を発光する赤色発光手段と、青色光を発光する青色発光手段と、緑色光を発光する緑色発光手段とを有する発光部と、時間を測定する計時部と、計時部での計時に応じて前記三つの発光手段の発光量の総和を略一定にしたままそれぞれの発光手段の発光量比を変化させるための調節部と、を有するディスプレイとして応用できる。

このように構成したディスプレイにより、計時に応じて赤色、青色及び緑色の各発光手段の発光量比を適宜変化させることで、ディスプレイが照射する光による人体への影響を制御し得る。例えばスマートフォンやタブレットのディスプレイとした場合に、夜が更けるにつれて青色発光手段の発光量比を減らすことでメラトニン分泌を促し目が冴えて眠れないといったことを生じにくくすることができる。

本照明装置の各機能的構成は、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせとして実現され得る。具体的には、コンピュータを利用するものであれば、ＣＰＵや主メモリ、バス、あるいは二次記憶装置（ＲＯＭやフラッシュメモリなどの不揮発性メモリ）、計時のためのＲＴＣ、赤色発光手段、青色発光手段及び緑色発光手段となる各色の発光ダイオードや有機ＥＬ、情報入力に利用される入力デバイス、表示装置などのハードウェア、またそれら各装置のインターフェース、それらハードウェアを制御するためのドライバプログラムやその他アプリケーションプログラム、ユーザインターフェース用アプリケーションなどが挙げられる。そして主メモリ上に展開した調節プログラムに従ったＣＰＵの演算処理によって、計時に応じて上述の三つの発光手段の発光量の総和を一定にしたままそれぞれの発光量比を変化させる。
＜効果＞

以上のような構成による本実施形態の照明装置により、赤色、青色及び緑色の各発光手段の発光量の総和を略一定にしたまま、時間に応じて青色光の発光を抑制するといった調整を行うことのできる照明装置を提供することができる。
＜実施形態２＞
＜概要＞

本実施形態の照明装置は、実施形態１における照明装置が時間に応じて発光量比を変化させるものであったのに対して、人の覚醒度合に関する生体情報に応じて、赤色、青色及び緑色の各発光手段の発光量の総和を略一定にしたままそれぞれの発光手段の発光量比を変化させるものである。
＜構成＞

図２は、本実施形態の照明装置の機能ブロックの一例を示すブロック図である。図示するように、本実施形態の照明装置０２００は、発光部０２０１と、覚醒度合生体情報取得部０２０２と、調節部０２０３とを有する。そして、発光部は、赤色発光手段０２０４と、青色発光手段０２０５と、緑色発光手段０２０６とを有する。本実施形態の発光部は実施形態１における発光部と同様であるため説明を省略する。

覚醒度合生体情報取得部０２０２は、人の覚醒度合に関する生体情報を取得する機能を有する。人の覚醒度合に関する生体情報としては、例えば、心拍数、心拍数変動、呼吸数、呼吸量、α波、θ波含有率、発汗量、深部体温、眼球運動などに関する情報が挙げられる。また、顔画像から瞳孔散大の程度を生体情報として取得してもよい。これらの生体情報の取得は、それぞれの生体情報に応じた検出手段により取得される。

本実施形態における調節部０２０３は、覚醒度合生体情報取得部で取得した人の覚醒度合に関する生体情報に応じて前記三つの発光手段の発光量の総和を略一定にしたままそれぞれの発光手段の発光量比を変化させる機能を果たす。例えば、取得した生体情報に基づき覚醒度合の低下が認められた場合には、青色発光手段の発光量比を高めることで覚醒を促すといった具合である。

このような構成の照明装置を、覚醒を求められる環境（運転車両内、作業場、職場など）に用い、当該環境にいる者の生体情報を取得し、適宜発光量比を変化させることでその者の覚醒を促し、居眠りの防止や作業効率の向上などを図ることができる。

さらに、覚醒度合生体情報取得部は、デスクワーク作業効率の低下、運転中の居眠、疲労による運動能力の低下、対話における適切な言葉の選択効率の低下、のいずれか一以上を測定する効率・能率測定手段を有し、調節部は測定された値に応じて発光量比を変化させる効率・能率依存発光量比調節手段を有するよう構成してもよい。これらの効率や能率に応じて発光量比を適宜変化させることで効率や能率の向上を図ることなどが可能になる。
＜効果＞

以上のような構成による本実施形態の照明装置により、赤色、青色及び緑色の各発光手段の発光量の総和を略一定にしたまま、時間に応じて青色光の発光を抑制するといった調整を行うことのできる照明装置を提供することができる。
（本照明装置の応用）

上述の通り、実施形態１及び２にて説明した本照明装置は計時や覚醒度合に関する生体情報に応じて赤色、青色、緑色の三つの発光手段の発光量の総和を一定にしたままそれぞれの発光量比を変化させることが可能である。したがって、時刻に応じて変化する発光量比を適宜設定したり、照射を受ける者の生体情報に応じて発光量比を調節するなどにより、本照明装置による光の照射を受ける対象に対して様々影響を及ぼすことが可能である。以下に例示する。
（病室）

本照明装置の好ましい利用態様として病室を挙げることができる。例えば、睡眠障害の患者に対して適切な周期で青色光の照射しメラトニンの分泌リズムを整えることにより睡眠障害の改善をもたらし得る。また、メラトニンの分泌に限らず、照射を受ける光の波長により受ける生体への影響は種々あると考えられることから、疾病や症状に応じて当該患者の病室で照射する三色の発光量比を調節することで、それらの疾病や症状を改善し得る。また、患者の生体情報を取得してその結果に応じて三色の発光量比を変えるようにしてもよい。
（細胞培養装置）

細胞に対しても照射される光の波長による影響が生じることが考えられる。例えば、ある種の細胞について特定の波長成分の光を照射することで培養による増殖の度合いが変わり得る。そこで、本照明装置を細胞培養装置に備えるものとすることで、培養対象となる細胞に応じて赤色、青色、緑色の発光量比を適宜調節して所望の増殖を行い得る。このような細胞培養装置は、再生医療や分子生物学の分野における進歩に寄与し得る。

本照明装置は、人間だけでなく動植物をはじめとする種々の生物を扱う施設において使用する照明装置として好ましい。以下に、例を挙げて説明する。
（動物飼育施設）

本照明装置を動物飼育施設に用いる態様がある。動物には光周性が備わっており、春から夏にかけて日長が長くなる春から夏にかけて繁殖を行う長日型の動物や、日長が短くなる秋から冬にかけて繁殖を行う短日型の動物が存在する。例えば鳥のような長日型の動物に対して本照明装置の調節部により短日の冬のような環境を作ることで、冬に備えてより肝臓に脂肪を蓄積させた食材（フォアグラなど）や、筋線維を増した食材を得るための家畜の飼育が可能となる。また、飼育対象動物の代謝に影響（促進あるいは抑制）を与える発光量比にて照射しながら飼育することにより、赤身や脂身といった肉質を所望の態様にて飼育し得る。
（野菜栽培施設、穀類栽培施設）

本照明装置を野菜栽培施設や穀類栽培施設に用いる態様がある。植物にも光周性が備わるため、アブラナ、ダイコン、エンドウマメ、キャベツ、レタス、ホウレンソウ、コムギなどの長日性の野菜や穀類を栽培する施設においては、青色発光手段の発光量比を増加させて日長の長い環境を作り花芽の形成を促進させることができる。一方、イネ、トウモロコシ、ダイズ、エダマメなどの短日性の野菜や穀類を栽培する施設においては、青入り発光手段の発光量比を低減させて日長の短い環境を作り花芽の形成を促進させることができる。また、花芽の形成を抑制させることで、収穫の時期をずらすことなども可能である。
（魚介類養殖施設）

本照明装置を動物飼育施設に用いる態様がある。魚介類についてもその生殖年周期や産卵周期は日長の影響を受ける。赤色光、青色光、緑色光の三つの発光量比を適宜調節することで、所望の養殖の実現に寄与することができる。
＜効果＞

以上のような構成による本発明により、赤色、青色及び緑色の各発光手段の発光量の総和を略一定にしたまま、青色光の発光を抑制するといった調整を行うことのできる照明装置を提供することができる。

０１００照明装置
０１０１発光部
０１０２計時部
０１０３調節部
０１０４赤色発光手段
０１０５青色発光手段
０１０６緑色発光手段

Claims

赤色光を発光する赤色発光手段と、
青色光を発光する青色発光手段と、
緑色光を発光する緑色発光手段とを有する発光部と、
人の覚醒度合に関する生体情報を取得する覚醒度合生体情報取得部と、
覚醒度合生体情報取得部で取得した人の覚醒度合に関する生体情報に応じて前記三つの発光手段の発光量の総和を略一定にしたままそれぞれの発光手段の発光量比を変化させるための調節部と、
を有する照明装置若しくはディスプレイ。
覚醒度合生体情報取得部は、
デスクワーク作業効率の低下、運転中の居眠、疲労による運動能力の低下、対話における適切な言葉の選択効率の低下、のいずれか一以上を測定する効率・能率測定手段を有し、
調節部は測定された値に応じて発光量比を変化させる効率・能率依存発光量比調節手段を有する請求項１に記載の照明装置若しくはディスプレイ。