特許 6266373 照明システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6266373

(24)【登録日】2018年1月5日

(45)【発行日】2018年1月24日

(54)【発明の名称】照明システム

(51)【国際特許分類】

   H05B 37/02 20060101AFI20180115BHJP

【ＦＩ】

   H05B37/02 Z

【請求項の数】5

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-25073(P2014-25073)

(22)【出願日】2014年2月13日

(65)【公開番号】特開2015-153546(P2015-153546A)

(43)【公開日】2015年8月24日

【審査請求日】2016年6月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000241463

【氏名又は名称】豊田合成株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】アイシン精機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504145320

【氏名又は名称】国立大学法人福井大学

(74)【代理人】

【識別番号】100095577

【弁理士】

【氏名又は名称】小西 富雅

(74)【代理人】

【識別番号】100100424

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 知公

(74)【代理人】

【識別番号】100179202

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 誠司

(72)【発明者】

【氏名】久保 千穂

(72)【発明者】

【氏名】山田 浩

(72)【発明者】

【氏名】安藤 信二

(72)【発明者】

【氏名】明石 行生

【審査官】 安食 泰秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２１００４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ３７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基準用光源の放射光の発光スペクトルＳ_ｘ(λ)につき、下記式を演算するステップ１と、
φｘ＝Ｋｍ∫Ｓ_ｘ(λ)Ｖｅ(λ)Ｖ(λ)ｄλ
ここに、Ｖ(λ)：明所比視感度、Ｖｅ(λ)：瞼透過スペクトル、

前記基準用光源につき、実験により、人を覚醒に導くために要する照度の時間積算値の閾値Ｔ_ｘを予め求めるステップ２と、

照明用光源の発光スペクトルＳ₁(λ)につき、下記式を演算するステップ３と、
φ₁＝Ｋｍ∫Ｓ₁(λ)Ｖｅ(λ)Ｖ(λ)ｄλ

前記照明用光源につき、人を覚醒に導くために要する照度の時間積算値の閾値Ｔ₁を次のように演算するステップ４と、
Ｔ₁＝｛φ_ｘ/φ₁｝×Ｔ_ｘ

得られた前記閾値Ｔ_１を実行するように前記照明用光源を発光させる、照明方法。

【請求項2】

ｎ個の照明用光源について、請求項１に記載のステップ１〜３を実行して、φ_ｘ、Ｔ_ｘ及びφ_１、φ_２……φ_ｎを求め、

前記ｎ個の照明用光源を同時に発光させた場合における閾値Ｔ_1〜ｎを下記式のように算出し、
Ｔ_１〜ｎ＝｛φ_ｘ／（ｍ_１φ_１＋ｍ_２φ_２＋……＋ｍ_ｎφ_ｎ）｝×Ｔ_ｘ
但し、
Ｔ_１〜ｎ：前記ｎ個の照明用光源を同時に発光させた場合における照度の時間積算値の閾値、
Ｓ_１(λ)〜Ｓ_ｎ(λ)：前記ｎ個の照明用光源のそれぞれの放射光の発光スペクトル、
ｍ_１〜ｍ_ｎ：前記ｎ個の照明用光源のそれぞれの発光スペクトルＳ_１(λ)〜Ｓ_ｎ(λ)の発光強度の比を示す係数であり、ｍ_１〜ｍ_ｎの合計値は１である（ｍ_１＋ｍ_２＋………＋ｍ_ｎ＝１）、

得られた前記閾値Ｔ_１〜ｎを実行するように前記ｎ個の照明用光源を同時に発光させる、照明方法。

【請求項3】

予め設定しておいた時刻に、前記照度の時間積算値が前記閾値Ｔ_１〜ｎに達するように前記照明用光源を発光させる、請求項２に記載の照明方法。

【請求項4】

前記照明用光源はＬＥＤである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明方法。

【請求項5】

前記照明用光源は、有機ＥＬ、蛍光灯、白熱灯、太陽光の一部を採光して構成したもの、から成るグループから選択された少なくともいずれか一種類の光源である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は照明システムに係り、詳しくは、就寝者の覚醒を促す照明システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

脳の松果体から分泌されるホルモンであるメラトニンは、睡眠からの覚醒（目覚まし）に影響を与え、メラトニンの分泌を抑制すると覚醒が促されることや、人の網膜上の光受容体に光刺激を与えるとメラトニンの分泌が抑制されることが知られている。
特許文献１には、異なる波長特性を有する第１の発光体および第２の発光体により構成される光源システムであって、第２の発光体は第１の発光体に比べてメラトニンの分泌抑制効果の高い波長域の発光スペクトル（分光スペクトル、分光成分）を有する光を放射し、この光源システムから得られる照射光の色度、演色性、明るさが略一定もしくは所定範囲内で前記発光体の発光強度を調整する技術が開示されている。

【0003】

また、人の瞼の光透過率は光の波長により異なることが知られている。
特許文献２には、瞼の光透過率が高い波長域の発光スペクトルを有する光（閉眼時に照射することにより光刺激を付与し開眼を促す第１の波長域の分光成分を有する光）と、メラトニンの分泌抑制効果の高い波長域の発光スペクトルを有する光（開眼時に照射することにより光刺激を付与し覚醒を促す第２の波長域の分光成分を有する光）とを発する光源を備え、前記２つの波長域の光の少なくとも１つ選択して照明することにより、被照射者の眼の開閉状態に関わらず、被照射者に光刺激を付与して覚醒を促す技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４９６６３１５号公報

【特許文献2】特開２００９−２６６４８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１および特許文献２の技術には、以下の問題がある。
（１）就寝者を確実な覚醒に導くために、過剰な光量の光を過剰な時間に渡って照射する場合があり、その場合には光が無駄になることから効率が悪い。
（２）就寝者を気分良く自然に覚醒させるための照明用光源の制御条件が不明確であり、十分な覚醒効果が得られない。

【0006】

本発明は前記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、自然で確実な覚醒効果を得ることが可能で、高効率で省エネルギーな照明システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明の各局面に想到した。

【0008】

＜第１の局面＞
第１の局面は、照明用光源から放射される放射光について、その照度の時間積算値を算出し、その照度の時間積算値が、予め設定しておいた閾値に達するまで照明用光源を発光させる照明システムである。

【0009】

本発明者らは、照明用光源の照度の時間積算値が、ある閾値に達するまで照明用光源を発光させた場合に、就寝者を睡眠から確実な覚醒に導くことが可能なことを実験により確認した。
第１の局面では、照度の時間積算値が閾値に達するまで照明用光源を発光させるため、過剰な光量の光を過剰な時間に渡って照射するのを防止可能であり、光が無駄にならないことから効率を高くできる。
また、照明用光源の制御条件（照度の時間積算値が閾値に達するまで照明用光源を発光させる）が明確であるため、十分な覚醒効果を得ることができる。
従って、第１の局面によれば、自然で確実な覚醒効果を得ることが可能で、高効率で省エネルギーな照明システムを提供することができる。

【0010】

＜第２の局面＞
第２の局面は、第１の局面において、前記閾値を、基準用光源における照度の時間積算値の閾値に基づいて算出して設定する。
従って、第２の局面によれば、基準用光源における照度の時間積算値の閾値を実験により求めておけば、照明用光源の前記閾値を新たに実験により求める必要が無いため、前記閾値の設定を簡単に行うことができる。

【0011】

＜第３の局面＞
第３の局面は、第２の局面において、前記閾値を、基準用光源の発光スペクトルと、照明用光源の発光スペクトルとに基づく比を用いて算出して設定する。
従って、第３の局面によれば、発光スペクトルを用いることにより、前記閾値の算出・設定をより高精度に行うことができる。

【0012】

＜第４の局面＞
第４の局面は、第３の局面において、後述する数式８により、１個または複数個の照明用光源を同時に発光させた場合における前記閾値を算出して設定する。
従って、第４の局面によれば、複数個の照明用光源から構成された照明システムでも、前記閾値の算出・設定を簡単かつ高精度に行うことができる。

【0013】

＜第５の局面＞
第５の局面は、第１〜４の局面において、予め設定しておいた時刻に、照度の時間積算値が閾値に達するように照明用光源を発光させる。
従って、第５の局面によれば、就寝者が設定した起床時刻に気分良く自然に覚醒させることができる。

【0014】

＜第６の局面＞
第６の局面は、第４の局面において、照明用光源は、瞼の透過率の高い波長域の発光スペクトルの放射光を放射する第１光源と、メラトニンの分泌抑制効果の高い波長域の発光スペクトルの放射光を放射する第２光源とを備える。
従って、第６の局面によれば、第１光源または第２光源の一方だけの発光や、第１光源と第２光源の両方の発光について、後述する［Ａ］〜［Ｅ］の方法のように制御することで、就寝者の好みや状況に合わせて確実な覚醒を促すことができる。

【0015】

＜第７の局面＞
第７の局面は、第１〜６の局面において、前記照明用光源はＬＥＤである。
照明用光源としてＬＥＤを用いれば、発光の制御が容易であることに加え、異なる波長特性を容易に実現可能であるため、第１〜６の局面の前記作用・効果を確実に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明を具体化した一実施形態の照明システム１０の外観を示す斜視図。

【図2】照明システム１０の電気的構成を示すブロック回路図。

【図3】照明装置３０の照明用光源３２ａ，３２ｂの発光スペクトルＳａ(λ)，Ｓｂ(λ)の相対強度と光の波長との関係を示すグラフ。

【図4】人の瞼を透過した後の照明装置３０の照明用光源３２ａ，３２ｂの強度（同照度相対値）と光の波長との関係を示すグラフ。

【図5】明所比視感度（分光視感効率）Ｖ(λ)と光の波長との関係を示すグラフ。

【図6】人の瞼の光透過率と光の波長との関係（瞼透過スペクトルＶｅ(λ)）を示すグラフ。

【図7】発光させる照明用光源３２ａ，３２ｂが同じで、照度の時間積算値が閾値に達するまで照度のみを時間変化させた制御例１〜３を示すグラフ。

【図8】発光させる照明用光源３２ａ，３２ｂが同じで、所定の照射時間（３０［min］）で照度の時間積算値が閾値に達するまで照度のみを時間変化させた制御例４〜６を示すグラフ。

【図9】所定の照射時間における照度の時間積算値が同じになるように個々の照明用光源３２ａ，３２ｂの照度を時間変化させた制御例７〜９を示すグラフ。

【図10】発光させる光源を照明用光源３２ａから照明用光源３２ｂに途中で切り替えた場合の制御例１０を示すグラフ。

【図11】色温度が３０００［Ｋ］の２種類の光Ｌａ，Ｌｂについて、発光スペクトルの相対強度と光の波長との関係を示すグラフ。

【図12】図１１に示す２種類の光Ｌａ，Ｌｂについて、照度の時間積算値が等しくなるように、照度をリニアに時間変化させた例を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明を具体化した一実施形態の照明システム１０について図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、照明システム１０は、ベッド２０（基台２１、マットレス２２、ヘッドボード２３）、照明装置３０（前面板３１、照明用光源３２ａ、照明用光源３２ｂ）、制御装置４０（記憶装置４０ａ、時計装置４０ｂ）、操作パネル４１、荷重センサ４２ａ〜４２ｄなどを備える。

【0018】

ベッド２０は、略直方体状の基台２１と、基台２１上に載置されて基台２１の上面側を覆う略直方体状のマットレス２２と、基台２１の長手方向一端側に接続固定されて直立する略矩形板状のヘッドボード２３とを備える。
照明装置３０は、ヘッドボード２３に内蔵され、前面板３１および照明用光源３２ａ，３２ｂを備える。
前面板３１は、略矩形板状を成し、ヘッドボード２３の前面側から露出しており、照明用光源３２ａ，３２ｂの放射光を透過する材質（例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ガラスなど）によって形成されており、塵埃から照明用光源３２ａ，３２ｂを保護するために設けられているが、必ずしも必要ではない。

【0019】

照明用光源３２ａ，３２ｂは、前面板３１の背面側に配設されており、前面板３１の前面側からは直視できないようになっている。
照明用光源３２ａ，３２ｂはそれぞれ少なくとも１個以上のＬＥＤから成り、照明用光源３２ａ，３２ｂの放射光が、マットレス２２に仰向けに横たわる就寝者の顔面に照射されるように、ヘッドボード２３内における照明用光源３２ａ，３２ｂの取付位置が設定されている。

【0020】

例えば、照明用光源３２ａ，３２ｂのそれぞれの光軸が、ベッド２０に仰向けに横たわる就寝者の顔面における特に目近辺の位置を通るように設定すればよい。
また、照明用光源３２ａ，３２ｂの放射光を就寝者の顔面に直接照射することによるグレアを防止するため、前面板３１にて照明用光源３２ａ，３２ｂの光軸が交差する箇所に光拡散領域を設けてもよい。

【0021】

尚、前面板３１に光拡散領域を設けるには、例えば、前面板３１の材質として光拡散材質を用いる、前面板３１の材質として透明材料に微細な光拡散剤を分散させたものを用いる、前面板３１の表裏面の少なくともいずれか一方に模様や微細な凹凸を形成する、などの方法がある。
また、前面板３１に光拡散領域を設けるのではなく、照明用光源３２ａ，３２ｂのそれぞれの前面側に光拡散領域を設けてもよい。
そして、照明用光源３２ａ，３２ｂをそれぞれ複数個のＬＥＤによって構成し、それらＬＥＤを水平方向に配列し、照明用光源３２ａ，３２ｂを水平方向に延在された線状光源にすれば、マットレス２２に横たわる就寝者が寝返りを打った場合でも、照明用光源３２ａ，３２ｂの放射光が就寝者の目周辺に照射される状態を維持可能になる。

【0022】

制御装置４０は、ヘッドボード２３に内蔵されている。
操作パネル４１は、ヘッドボード２３に内蔵され、ヘッドボード２３の側面から露出している。
尚、操作パネル４１は、ヘッドボード２３の側面に限らず、ベッド２０に就寝する就寝者が操作し易い箇所であれば何処に配設してもよく、ヘッドボード２３に内蔵するのではなく有線または無線のリモコンにしてもよい。
同一構成の荷重センサ４２ａ〜４２ｄは、基台２１の上面側の四隅に配設され、マットレス２２の下面側に接触し、マットレス２２の上面側における荷重センサ４２ａ〜４２ｄの略直上箇所に印加された荷重を検出する。
尚、後述するように、ベッド２０に就寝する就寝者が体を動かしていることを検出可能であるならば、例えば、荷重センサ４２ａ〜４２ｄを基台２１の四隅に限らず適宜な箇所に配設してもよく、荷重センサの個数も４個に限らず適宜な個数にしてもよく、１枚のシート状の荷重センサを用いてもよい。

【0023】

図２に示すように、制御装置４０は、記憶装置４０ａおよび時計装置４０ｂを内蔵し、照明装置３０の照明用光源３２ａ，３２ｂ、操作パネル４１、荷重センサ４２ａ〜４２ｄに対して、有線または無線によって接続されている。
記憶装置４０ａには、データを記憶可能な適宜な記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤなど）によって構成され、後述するデータ（照明用光源３２ａ，３２ｂ毎の発光スペクトルＳａ(λ)，Ｓｂ(λ)および照度Ｅａ，Ｅｂの時間積算値∫Ｅａｄｔ，∫Ｅｂｄｔの閾値Ｔａ，Ｔｂ、照明用光源３２ａ，３２ｂを同時に発光させた場合の発光スペクトルＳａｂ(λ)およびその場合の照度の時間積算値の閾値Ｔａｂ、明所比視感度Ｖ(λ)、瞼透過スペクトルＶｅ(λ)など）が予め記憶されている。

【0024】

時計装置４０ｂは、時刻を計測する。
制御装置４０は、操作パネル４１の操作内容と、荷重センサ４２ａ〜４２ｄの検出結果と、記憶装置４０ａに記憶されている前記データと、時計装置４０ｂが計測した時刻とに基づいて、照明用光源３２ａ，３２ｂをそれぞれ独立して駆動制御し発光させる。

【0025】

＜照度の時間積算値の閾値Ｔａ，Ｔｂ，Ｔａｂの設定方法＞
図３は、照明装置３０の照明用光源３２ａ，３２ｂの発光スペクトルＳａ(λ)，Ｓｂ(λ)の相対強度と光の波長との関係を示すグラフである。
照明用光源３２ａ，３２ｂは波長特性が異なっており、その発光色と色温度が異なっている。
本実施形態では、照明用光源３２ａとして色温度が２３００［Ｋ］のＬＥＤを用い、照明用光源３２ｂとして色温度が６７００［Ｋ］のＬＥＤを用いている。
尚、照明用光源３２ａの色温度である２３００［Ｋ］は、一般の電球色よりも相関色温度が低い。

【0026】

図４は、人の瞼を透過した後の照明装置３０の照明用光源３２ａ，３２ｂの強度（同照度相対値）と光の波長との関係を示すグラフであり、図３に示す発光スペクトルＳａ(λ)，Ｓｂ(λ)に、図６に示す瞼透過スペクトルＶｅ(λ)を乗算して求められる。
尚、照明用光源３２ｂの放射光に比べて、照明用光源３２ａの放射光は人の瞼の透過率が高く、瞼を透過した後の光の実効スペクトル強度は、波長に対する強度積算値の比より、照明用光源３２ａの放射光が照明用光源３２ｂの放射光の約１．４倍である。

【0027】

図５は、明所比視感度（分光視感効率）Ｖ(λ)と光の波長との関係を示すグラフである。
図６は、人の瞼の光透過率と光の波長との関係（瞼透過スペクトルＶｅ(λ)）を示すグラフである。

【0028】

数式１に示すように、照度Ｅは単位面積Ａ当たりの光束φで与えられる。
数式２に示すように、光束φは、定数Ｋｍと、光源の発光スペクトルＳ(λ)と明所比視感度Ｖ(λ)との乗算値の波長積分値とで与えられる。

【0029】

Ｅ＝φ／Ａ ………（数式１）
φ＝Ｋｍ∫Ｓ(λ)Ｖ(λ)ｄλ ………（数式２）

【0030】

ところで、ベッド２０に就寝している就寝者は、睡眠中のため瞼を閉じている。
そのため、数式３に示すように、例えば光源ｘの放射光のうち就寝者が感じとることができる実光束φｘ´は、光源ｘの発光スペクトルＳｘ(λ)と、就寝者の瞼の透過スペクトルＶｅ(λ)との乗算値を、数式２の発光スペクトルＳ(λ)に代入することで与えられる。

【0031】

φｘ´＝Ｋｍ∫Ｓｘ(λ)Ｖｅ(λ)Ｖ(λ)ｄλ ………（数式３）

【0032】

瞼を閉じている就寝者が感じとることができる光源ｘからの光の照度（以下、「実照度」という）Ｅｘ´は数式１より、
Ｅｘ´＝φｘ´／Ａとなる。
ここで、本発明者らは、光源ｘからの光の照度Ｅｘとその光の照射時間とが、睡眠からの覚醒に影響を与えることを想到した。この照度Ｅｘは実測できる値であり、即ち、瞼の影響のない、数式１及び数式２で表される照度である。
そして、この照度Ｅｘの時間積分値（数式４参照）が睡眠からの覚醒に影響があるものと仮定した。

【0033】

Ｔｘ＝∫Ｅｘｄｔ ………（数式４）

【0034】

そこで、この関係を検証するため、照明システム１０のベッド２０に被験者を就寝させ、照明用光源３２ａだけを用いて、さまざまな照度で被験者に照射することで、被験者を睡眠から覚醒に導くために要する照度Ｅｘの時間積算値の閾値Ｔａを各照度ごとに計測する実験を、多数の被験者について行った。
その結果、照明用光源３２ａではその照度Ｅａの時間積算値の閾値Ｔａが２４００［lx・min］に達した場合に、大部分の被験者が覚醒に導かれたことが判明した。

【0035】

Ｔａ＝∫Ｅａｄｔ≧２４００［lx・min］

【0036】

また、照明用光源３２ｂだけを発光させて同様の実験を行ったところ、照明用光源３２ｂではその照度Ｅｂの時間積算値の閾値Ｔｂが３４００［lx・min］に達した場合に、大部分の被験者が覚醒に導かれたことが判明した。

【0037】

Ｔｂ＝∫Ｅｂｄｔ≧３４００［lx・min］

【0038】

ここで、照明用光源３２ａと照明用光源３２ｂとで照度の時間積算値の閾値Ｔａ，Ｔｂが異なる結果になったのは、照明用光源３２ａと照明用光源３２ｂの発光スペクトルＳａ(λ)，Ｓｂ(λ)の違いによって就寝者が感じ取ることが可能な光の強度に差異が生じるためである。
この光の強度の差異の度合いは、照明用光源３２ａ，３２ｂの実強度（瞼を透過して目に入る光の強さ）の比（同じ照度の時の強度の比）αとして表すことができ、数式１〜３により数式５が与えられる。

【0039】

α＝［∫Ｓｂ(λ)Ｖ(λ)Ｖｅ(λ)ｄλ］／［∫Ｓａ(λ)Ｖ(λ)Ｖｅ(λ)ｄλ］ ………（数式５）
ここで、数式５に図３，図５，図６に示した光源ａ、光源ｂの値を代入すると、実強度の比α≒１．０／１．４が算出される。

【0040】

一方、実験で実測された照度Ｅａ、Ｅｂの時間積算値の閾値Ｔａ，Ｔｂは、数式４，５により数式６，７から求められる。

【0041】

Ｔｂ＝∫Ｅｂｄｔ＝∫βＥａｄｔ＝βＴａ ………（数式６）
β＝Ｔｂ／Ｔａ ………（数式７）

【0042】

前記実験により得られた照度Ｅａ、Ｅｂの時間積算値の閾値Ｔａ，Ｔｂ（Ｔａ＝２４００［lx・min］、Ｔｂ＝３４００［lx・min］）を、数式７に代入すると、閾値の比β≒１．４が算出される。
従って、図３，図５，図６に示した実験光源の特性値と数式５によって求められる実強度の比αは、数式７によって求められる照度の時間積分値の閾値の比βの逆数となる。

【0043】

以上の結果より、ある１つの基準となる光源（基準用光源）ｘの発光スペクトルＳｘ(λ)と、睡眠から覚醒に導くために要する照度の時間積算値の閾値Ｔｘとがわかっていれば、使用したい光源の発光スペクトル（分光分布）のみを調べることで、その時間積算値の閾値を数式５〜７により算出できることがわかった。

【0044】

また、前記数式は照明用光源３２ａ，３２ｂなどの変数を元に記述しているが、発光させる光源が変わった場合には適宜各変数を代入するなどすればよいことは自明である。

【0045】

ところで、２種類の照明用光源３２ａ，３２ｂを用いるのに限らず、１種類または３種類以上の波長特性が異なる光源を用いてもよい。
その場合には、数式８により、発光スペクトルＳ_１(λ)〜Ｓ_ｎ(λ)のｎ個の照明用光源を同時に発光させた場合に、睡眠から覚醒に導くために要する照度の時間積算値の閾値Ｔ_１〜ｎを、閾値Ｔｘ（発光スペクトルＳｘ(λ)の基準用光源ｘのみを発光させた場合に、睡眠から覚醒に導くために要する照度の時間積算値の閾値）に基づいて算出できる。
尚、係数ｍ_１〜ｍ_ｎは、個々の照明用光源の発光スペクトルＳ_１(λ)〜Ｓ_ｎ(λ)の発光強度の比を示す係数であり、係数ｍ_１〜ｍ_ｎの合計値は１である（ｍ_１＋ｍ_２＋………＋ｍ_ｎ＝１）。
また、照明用光源の個数ｎは１以上の整数である。

【0046】

Ｔ_１〜ｎ＝｛［∫Ｓｘ(λ)Ｖ(λ)Ｖｅ(λ)ｄλ］／［∫（ｍ_１Ｓ_１(λ)＋ｍ_２Ｓ_２(λ)＋………＋ｍ_ｎＳ_ｎ(λ)）Ｖ(λ)Ｖｅ(λ)ｄλ］｝×Ｔｘ ………（数式８）

【0047】

ここで、照明用光源３２ａ，３２ｂを同時に発光させた場合の発光スペクトルＳａｂ(λ)について、照明用光源３２ａ，３２ｂ毎の発光スペクトルＳａ(λ)，Ｓｂ(λ)の強度比Ｓａ(λ)：Ｓｂ(λ)＝ｍ_１：ｍ_２（ｍ_１＋ｍ_２＝１）の場合には、基準用光源ｘの発光スペクトルＳｘ(λ)と数式５，７により、数式９に示すように照度比αが求められる。
そのため、発光スペクトルＳｘ(λ)とその照度の時間積算値の閾値Ｔｘと、発光スペクトルＳａ(λ)，Ｓｂ(λ)とがわかれば、照明用光源３２ａ，３２ｂを同時に発光させた場合に、睡眠から覚醒に導くために要する照度の時間積算値の閾値Ｔａｂを求めることができる。
尚、数式９は数式８からも求められる。

【0048】

α＝［∫Ｓａｂ(λ)Ｖ(λ)Ｖｅ(λ)ｄλ］／［∫Ｓｘ(λ)Ｖ(λ)Ｖｅ(λ)ｄλ］
＝［∫（ｍ_１Ｓａ＋ｍ_２Ｓｂ）(λ)Ｖ(λ)Ｖｅ(λ)ｄλ］／［∫Ｓｘ(λ)Ｖ(λ)Ｖｅ(λ)ｄλ］
＝１／β＝Ｔｘ／Ｔａｂ ………（数式９）

【0049】

また、照明用光源３２ａ，３２ｂを同時に発光させ、照明用光源３２ａ，３２ｂ毎の発光スペクトルＳａ(λ)，Ｓｂ(λ)の強度比Ｓａ(λ)：Ｓｂ(λ)＝Ｐｉ：Ｑｉ（Ｐｉ＋Ｑｉ＝１）を時間変化させる場合には、基準用光源ｘの発光スペクトルＳｘ(λ)と数式５，７により、数式１０に示すように照度比αが求められる。

【0050】

【数1】

【0051】

以上のように、実験または算出により求めた照度の時間積算値の閾値Ｔａ，Ｔｂ，Ｔａｂは、制御装置４０の記憶装置４０ａに記憶させておく。

【0052】

＜照明用光源３２ａ，３２ｂの制御方法＞
制御装置４０による照明用光源３２ａ，３２ｂの制御方法には、以下の［Ａ］〜［Ｆ］などの方法がある。

【0053】

［Ａ］図７は、発光させる照明用光源３２ａ，３２ｂが同じで、照度の時間積算値が閾値に達するまで照度のみを時間変化させた制御例１〜３を示すグラフである。
制御例１〜３において、制御装置４０は照明用光源３２ａ，３２ｂのいずれか一方だけ若しくは両方を発光させる。
そして、制御装置４０は、照明用光源３２ａ，３２ｂのいずれか一方だけ若しくは両方を消灯状態（照度＝０）から徐々に照度が高くなるように制御することにより、強い照度の光をいきなり照射する場合に比べ、就寝者に不快感を抱かせることなく覚醒を促すようにしている。

【0054】

ここで、制御装置４０は、照度の時間積算値が、記憶装置４０ａに予め記憶されている閾値Ｔａ，Ｔｂ，Ｔａｂに達するまで、照明用光源３２ａ，３２ｂを発光させる。
例えば、照明用光源３２ａの照度の時間積算値が閾値Ｔａに達するまで、照明用光源３２ａのみを発光させる。
または、照明用光源３２ｂの照度の時間積算値が閾値Ｔｂに達するまで、照明用光源３２ｂのみを発光させる。
または、照明用光源３２ａ，３２ｂの同時発光の照度の時間積算値が閾値Ｔａｂに達するまで、照明用光源３２ａ，３２ｂを同時発光させる。
制御例１は、照射時間＝１０［min］で照度の時間積算値が閾値Ｔａ，Ｔｂ，Ｔａｂに達するように、照度をリニアに時間変化させた例である。
制御例２は、照射時間＝２０［min］で照度の時間積算値が閾値Ｔａ，Ｔｂ，Ｔａｂに達するように、照度をリニアに時間変化させた例である。
制御例３は、照射時間＝３０［min］で照度の時間積算値が閾値Ｔａ，Ｔｂ，Ｔａｂに達するように、照度をリニアに時間変化させた例である。

【0055】

照明システム１０を使用する就寝者は、照明用光源３２ａ，３２ｂの発光開始から短時間に覚醒したいならば、照度の時間変化量を大きく設定すればよく、その設定は操作パネル４１を用いて行うことが可能であり、就寝者の好みに合わせることで気分の良い覚醒を実現できる。
また、本発明者らは、多数の被験者について行った実験により、瞼の透過率が高い放射光を発生する照明用光源３２ａだけを発光させる場合、制御例１よりも制御例３のように、照度の時間変化量を小さく設定することを好む被験者が多いことを確認した。

【0056】

［Ｂ］図８は、発光させる照明用光源３２ａ，３２ｂが同じで、所定の照射時間（３０［min］）で照度の時間積算値が閾値に達するまで照度のみを時間変化させた制御例４〜６を示すグラフである。
制御例１〜３と同様に、制御例４〜６においても、制御装置４０は、照明用光源３２ａ，３２ｂのいずれか一方だけ若しくは両方を発光させると共に、照明用光源３２ａ，３２ｂのいずれか一方だけ若しくは両方を消灯状態から徐々に照度が高くなるように制御する。

【0057】

制御例４は、制御例１〜３と同様に、照度をリニアに時間変化せた例である。
制御例５は、照明用光源３２ａ，３２ｂの発光開始から短時間に照度を立ち上げた後に、照度の時間変化量を小さくしてリニアに時間変化させた例である。
制御例６は、照度を指数関数的に時間変化させた例である。

【0058】

制御例４〜６はいずれも、照射時間＝３０［min］で照度の時間積算値が閾値Ｔａ，Ｔｂ，Ｔａｂに達するように、照度を時間変化させている。
照明システム１０を使用する就寝者は、制御例４〜６の中から好みの制御例を選択して設定すればよく、その設定は操作パネル４１を用いて行うことが可能であり、就寝者の好みに合わせることで気分の良い覚醒を実現できる。

【0059】

［Ｃ］図９は、所定の照射時間における照度の時間積算値が同じになるように個々の照明用光源３２ａ，３２ｂの照度を時間変化させた制御例７〜９を示すグラフである。
制御例１〜６と同様に、制御例７〜９においても、制御装置４０は照明用光源３２ａ，３２ｂのいずれか一方だけ若しくは両方を消灯状態から徐々に照度が高くなるように制御する。

【0060】

制御例７は、照明用光源３２ａだけを発光させ、照度をリニアに時間変化させた例である。
制御例８は、照明用光源３２ａ，３２ｂの両方を発光させると共に、照明用光源３２ｂ，３２ａの放射光の強度比率を等しくし、照度を等しくしてリニアに時間変化させた例である。
制御例９は、照明用光源３２ｂだけを発光させ、照度をリニアに時間変化させた例である。

【0061】

制御例７，９において、制御装置４０は、照度の時間積算値が、記憶装置４０ａに予め記憶されている閾値Ｔａ，Ｔｂに達するまで、照明用光源３２ａ，３２ｂを発光させる。
制御例８において、制御装置４０は、照度の時間積算値が、記憶装置４０ａに予め記憶されている閾値Ｔａｂに達するまで、照明用光源３２ａ，３２ｂを発光させる。

【0062】

照明システム１０を使用する就寝者は、制御例７〜９の中から好みの制御例を選択して設定すればよく、その設定は操作パネル４１を用いて行うことが可能であり、就寝者の好みに合わせることで気分の良い覚醒を実現できる。
そして、照明用光源３２ｂ，３２ａの放射光の強度比率を等しくするのではなく、適宜な強度比率に設定してもよい。
例えば、色温度の低い照明で起床することを好む就寝者の場合には、照明用光源３２ｂよりも照明用光源３２ａの放射光の強度比率を高くし、照度の時間変化量を小さくするか、または、照射時間を短く設定すればよい。

【0063】

また、色温度の高い照明で起床することを好む就寝者の場合には、照明用光源３２ａよりも照明用光源３２ｂの放射光の強度比率を高くし、照度の時間変化量を大きくするか、または、照射時間を長く設定すればよい。
また、就寝者が短時間で起床したい場合には、照明用光源３２ｂよりも照明用光源３２ａの放射光の強度比率を高くし、照度の時間変化量を大きく設定することにより、短時間に多くの光量を照射すれば、効率的に覚醒を促すことができる。
また、就寝者がゆっくりと長い時間を掛けて起床したい場合には、照明用光源３２ａよりも照明用光源３２ｂの放射光の強度比率を高くし、照度の時間変化量を小さく設定することにより、長い時間を掛けて十分な光量を照射すれば、効率的に覚醒を促すことができる。

【0064】

［Ｄ］図１０は、発光させる光源を照明用光源３２ａから照明用光源３２ｂに途中で切り替えた場合の制御例１０を示すグラフである。
制御例１０において、制御装置４０は、まず最初に、照明用光源３２ａだけを発光させて、照明用光源３２ａの照度をゼロからリニアに時間変化させ、所定時間Ｊ（図１０に示す例では１５［min］）が経過した時点で照明用光源３２ａの発光を停止させ、その時点における照明用光源３２ａの照度と照明用光源３２ｂの照度が等しくなるように照明用光源３２ｂだけを発光させて、照明用光源３２ｂの照度をリニアに時間変化させる。

【0065】

尚、照明用光源３２ａの発光を停止させた時点の照度と、照明用光源３２ｂの発光を開始させた時点の照度とを等しくしているのは、照度が急減に変化すると就寝者に不快感を抱かせるからである。
また、前記所定時間Ｊは、実験的に最適値を見つけて設定すればよく、後述する［Ｅ］のように、荷重センサ４２ａ〜４２ｄの検出結果に基づいて設定してもよい。

【0066】

ところで、図３に示すように、照明用光源３２ａの放射光に比べて、照明用光源３２ｂの放射光はメラトニンの分泌を抑制する効果が高く、脳の松果体から分泌されるホルモンであるメラトニンの分泌抑制率は、照明用光源３２ｂの放射光が照明用光源３２ａの放射光の約１．２〜２倍である。
すなわち、照明用光源３２ａの放射光は、人の瞼の透過率が高い反面、メラトニンの分泌抑制率が低いという性質がある。
反対に、照明用光源３２ｂの放射光は、人の瞼の透過率が低い反面、メラトニンの分泌抑制率が高いという性質がある。
前記のように、メラトニンは睡眠からの覚醒に影響を与え、メラトニンの分泌を抑制すると覚醒が促され、人の網膜上の光受容体に光刺激を与えるとメラトニンの分泌が抑制される（特許文献１，２を参照）。

【0067】

一般に、就寝者は、深い睡眠中には瞼を完全に閉じているが、睡眠が浅くなり覚醒に近づくにつれて薄く瞼を開けるようになる。
そこで、まず最初に、瞼の透過率が高い放射光を発生する照明用光源３２ａだけを発光させることにより、深い睡眠中で瞼を完全に閉じている状態の就寝者を覚醒に導き、睡眠が浅くなって薄く瞼を開けた状態になったら、メラトニンの分泌抑制率が高い放射光を発生する照明用光源３２ｂだけを発光させることにより、就寝者を確実な覚醒に導くことができる。

【0068】

また、前記［Ｃ］と［Ｄ］を組み合わせ、制御装置４０は、まず最初に、照明用光源３２ｂよりも照明用光源３２ａの放射光の強度比率を高くして照明用光源３２ａ，３２ｂを同時に発光させて、照度をゼロからリニアに時間変化させ、所定時間が経過したら、照明用光源３２ａよりも照明用光源３２ｂの放射光の強度比率を高くして照明用光源３２ａ，３２ｂを同時に発光させて、照度をリニアに時間変化させてもよい。
また、照度をリニアに時間変化させるのではなく、前記［Ｂ］の制御例５，６のように強度に変化をつけてもよい。

【0069】

［Ｅ］制御装置４０は、荷重センサ４２ａ〜４２ｄの検出結果に基づき、ベッド２０に就寝する就寝者が頻繁に体を動かしているかどうかを判定する。
そして、制御装置４０は、まず最初に、照明用光源３２ａだけを発光させて、照明用光源３２ａの照度をゼロから漸増させ、荷重センサ４２ａ〜４２ｄの検出結果に基づいて就寝者が頻繁に体を動かしていると判定した時点（前記所定時間Ｊが経過した時点）で照明用光源３２ａの発光を停止させ、その時点における照明用光源３２ａの照度と照明用光源３２ｂの照度が等しくなるように照明用光源３２ｂだけを発光させて、照明用光源３２ｂの照度を増大させる。
尚、照明用光源３２ａ，３２ｂの両方を発光させ、その発光スペクトルＳａ(λ)，Ｓｂ(λ)の強度比Ｓａ(λ)：Ｓｂ(λ)を変化させてもよい。

【0070】

一般に、就寝者は、深い睡眠中にはほとんど体を動かさないが、睡眠が浅くなり覚醒に近づくにつれて頻繁に体を動かすようになる。
そして、前記［Ｄ］のように、就寝者は、深い睡眠中には瞼を完全に閉じているが、睡眠が浅くなり覚醒に近づくに連れて薄く瞼を開けるようになる。
そこで、まず最初に、瞼の透過率が高い放射光を発生する照明用光源３２ａだけを発光させることにより、深い睡眠中でほとんど体を動かさない状態（瞼を完全に閉じている状態）の就寝者を覚醒に導き、睡眠が浅くなって頻繁に体を動かす状態（薄く瞼を開けた状態）になったら、メラトニンの分泌抑制率が高い放射光を発生する照明用光源３２ｂだけを発光させることにより、就寝者を確実な覚醒に導くことができる。

【0071】

また、前記［Ｃ］と［Ｅ］を組み合わせ、制御装置４０は、まず最初に、照明用光源３２ｂよりも照明用光源３２ａの放射光の強度比率を高くして照明用光源３２ａ，３２ｂを同時に発光させて、照度をゼロからリニアに時間変化させ、荷重センサ４２ａ〜４２ｄの検出結果に基づいて就寝者が頻繁に体を動かしていると判定したら、照明用光源３２ａよりも照明用光源３２ｂの放射光の強度比率を高くして照明用光源３２ａ，３２ｂを同時に発光させて、照度をリニアに増大させてもよい。
また、照度をリニアに時間変化させるのではなく、前記［Ｂ］の制御例５，６のように時間変化させてもよい。

【0072】

［Ｆ］制御装置４０は、前記［Ａ］の制御例１〜３において、時計装置４０ｂが計測した時刻に従い、照明システム１０を使用する就寝者が操作パネル４１を用いて設定した起床時刻に、照度の時間積算値が、記憶装置４０ａに予め記憶されている閾値Ｔａ，Ｔｂ，Ｔａｂに達するまで、照明用光源３２ａ，３２ｂを発光させる。
このようにすれば、就寝者が設定した起床時刻に気分良く自然に覚醒させることができる。

【0073】

以上のように、発光させる光源の個数、発光スペクトル（分光特性）、照度などが時間変化した場合であっても、その照度の時間積算値が所定の閾値に達すれば、睡眠から覚醒に導くことができる。
尚、制御装置４０は、前記［Ｂ］〜［Ｅ］の各制御例においても、時計装置４０ｂが計測した時刻に従い、照明システム１０を使用する就寝者が操作パネル４１を用いて設定した起床時刻に、照度の時間積算値が記憶装置４０ａに予め記憶されている閾値に達するまで、照明用光源３２ａ，３２ｂを発光させるようにしてもよい。

【0074】

＜照明システム１０の作用・効果＞
本実施形態の照明システム１０によれば、以下の作用・効果を得ることができる。

【0075】

［１］照明システム１０は、照明用光源３２ａ，３２ｂから放射される放射光について、その照度の時間積算値を算出し、その照度の時間積算値が、予め設定しておいた閾値Ｔａ，Ｔｂ，Ｔａｂに達するまで照明用光源３２ａ，３２ｂを発光させる。

【0076】

照明システム１０では、照度の時間積算値が閾値に達するまで光源を発光させるため、過剰な光量の光を過剰な時間に渡って照射するのを防止可能であり、光が無駄にならないことから効率を高くできる。
また、照明用光源３２ａ，３２ｂの制御条件（照度の時間積算値が閾値に達するまで光源照明用光源３２ａ，３２ｂを発光させる）が明確であるため、十分な覚醒効果を得ることができる。
従って、本実施形態によれば、自然で確実な覚醒効果を得ることが可能で、高効率で省エネルギーな照明システム１０を提供することができる。

【0077】

［２］照明システム１０は、前記閾値を、基準用光源ｘにおける照度の時間積算値の閾値Ｔｘに基づいて算出して設定する。
従って、基準用光源ｘにおける照度の時間積算値の閾値Ｔｘを実験により求めておけば、照明システムを構成する照明用光源の前記閾値を新たに実験により求める必要が無いため、前記閾値の設定を簡単に行うことができる。

【0078】

［３］照明システム１０は、数式８に示すように、前記閾値を、基準用光源ｘの発光スペクトルＳｘ(λ)と、照明用光源の発光スペクトルとに基づく比を用いて算出して設定する。
従って、発光スペクトルを用いることにより、前記閾値の算出・設定をより高精度に行うことができる。

【0079】

［４］照明システム１０は、数式８により、１個または複数個の照明用光源を同時に発光させた場合における前記閾値を算出して設定する。
従って、複数個の照明用光源から構成された照明システムでも、前記閾値の算出・設定を簡単かつ高精度に行うことができる。

【0080】

［５］照明システム１０は、予め設定しておいた時刻に、照度の時間積算値が閾値に達するように照明用光源を発光させるため、就寝者が設定した起床時刻に気分良く自然に覚醒させることができる。

【0081】

［６］照明システム１０は、瞼の透過率の高い波長域の発光スペクトルの放射光を放射する照明用光源３２ａ（第１光源）と、メラトニンの分泌抑制効果の高い波長域の発光スペクトルの放射光を放射する照明用光源３２ｂ（第２光源）とを備える。
従って、照明用光源３２ａまたは照明用光源３２ｂの一方だけの発光や、照明用光源３２ａと照明用光源３２ｂの両方の発光について、前記［Ａ］〜［Ｅ］の方法のように制御することで、就寝者の好みに合わせて確実な覚醒を促すことができる。

【0082】

［７］照明システム１０は、照明用光源３２ａ，３２ｂとしてＬＥＤを用いるため、発光の制御が容易であることに加え、異なる波長特性を容易に実現可能であることから、前記［１］〜［６］の作用・効果を確実に得ることができる。

【0083】

［８］図１１は、色温度が３０００［Ｋ］の２種類の光Ｌａ，Ｌｂについて、発光スペクトルの相対強度と光の波長との関係を示すグラフである。
図１１に示すように、同じ色温度の光でも、発光スペクトルが異なる場合がある。
図１２は、図１１に示す２種類の光Ｌａ，Ｌｂについて、照度の時間積算値が等しくなるように、照度をリニアに時間変化させた例を示すグラフである。
光Ｌａ，Ｌｂは発光スペクトルが異なるため、照度の時間積算値を等しくするには、照度の時間変化量を異なる値に設定する必要がある。

【0084】

＜別の実施形態＞
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、前記実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。

【0085】

［ア］前記実施形態では照明用光源３２ａ，３２ｂとしてＬＥＤを用いたが、照明用光源３２ａ，３２ｂは、どのような光源（例えば、有機ＥＬなどの半導体発光素子、蛍光灯、白熱灯など）によって構成してもよく、太陽光の一部を採光して光源として構成してもよい。
また、前記各種光源から成るグループから選択された２個以上の光源を併用してもよい。

【0086】

［イ］前記実施形態では照明装置３０をヘッドボード２３に内蔵したが、照明装置３０を独立したスタンドとしてベッド２０とは別体に設けてもよい。
また、照明装置３０は、ソファ、ソファーベッド、布団などと併用してもよく、更には単独の照明装置として使用してもよい。

【0087】

本発明は、前記各局面および前記実施形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。本明細書の中で明示した特許公報の内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。

【符号の説明】

【0088】

１０…照明システム
２０…ベッド
２１…基台
２２…マットレス
２３…ヘッドボード
３０…照明装置
３１…前面板
３２ａ…照明用光源（第１光源）
３２ｂ…照明用光源（第２光源）
４０…制御装置
４０ａ…記憶装置
４０ｂ…時計装置
４１…操作パネル
４２ａ〜４２ｄ…荷重センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】