JP2004273522A - 発光ダイオード制御装置及び発光ダイオード制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＬＥＤ制御装置及びＬＥＤ制御方法において、人間の視覚の非直線性や目の錯覚によって起こる外部刺激と脳で知覚される感覚量のずれに起因する諸問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現すること。
【解決手段】ＬＥＤ制御装置の点灯データ組み込み装置を用い、希望するＬＥＤの輝度変化の見え方として正比例直線１を入力し、正比例直線１をスティーブンスの法則を用いて刺激量と感覚量の補正を行うと、式 ｙ＝ｔ１／０．３３ に従う曲線２が得られるのでこの曲線２にしたがってＰＷＭ電源装置でＬＥＤの輝度を変化させると、人間の目には正比例直線３即ち正比例直線１と同じ輝度変化に見え、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】ＬＥＤ制御装置の点灯データ組み込み装置を用い、希望するＬＥＤの輝度変化の見え方として正比例直線１を入力し、正比例直線１をスティーブンスの法則を用いて刺激量と感覚量の補正を行うと、式 ｙ＝ｔ１／０．３３ に従う曲線２が得られるのでこの曲線２にしたがってＰＷＭ電源装置でＬＥＤの輝度を変化させると、人間の目には正比例直線３即ち正比例直線１と同じ輝度変化に見え、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」ともいう。）の輝度を変化させる場合に、人間の目における刺激と感覚のずれや急激な変化による目の錯覚を補正することによって所望の輝度変化の見え方にすることができる発光ダイオード制御装置及び発光ダイオード制御方法に関するものである。
【０００２】
なお、本明細書中においては、「曲線」を広義に解釈して「直線」をも含むものとする。
【０００３】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００２−１５９０１７号公報
視覚を始めとする人間の五感においては、外部から入る刺激量と人間の脳で知覚される感覚量とが正比例の関係にないため、刺激量の変化曲線と感覚量の変化曲線が一致しないという現象が起こる。例えば、ＬＥＤを最大輝度の１／２の明るさにする目的で、ＰＷＭ（パルス幅変調）幅を１／２にし或いは供給電流を１／２にすることによって発光輝度を１／２にしても、人間の目には１／２の明るさに見えない。従来ＬＥＤを用いて行われていた照明方法はオン／オフ点灯、単純なフェードイン・フェードアウト点灯といった単純な点灯制御のみであったため、かかる人間の視覚の非直線性を考慮する必要がなく済んでいた。
【０００４】
しかし、応答速度の速いＬＥＤの特性を活かしてより複雑なＬＥＤ点灯制御を行おうとすると、この問題が顕在化してくる。その具体例として、図３乃至図５を参照して説明する。図３（ａ）はＬＥＤの輝度を時間に対して直線的に変化させた場合を示す図、（ｂ）はその場合の人間の目に見える見え方を示す曲線を示す図である。図４（ａ）はＬＥＤの輝度を時間に対して直線的に増加させた後、急に一定にした場合を示す図、（ｂ）はその場合の人間の目に見える見え方を示す曲線を示す図である。図５（ａ）はＬＥＤの輝度を時間に対して直線的に減少させた後、急に一定にした場合を示す図、（ｂ）はその場合の人間の目に見える見え方を示す曲線を示す図である。
【０００５】
図３に示されるように、ＬＥＤの輝度ｙを時間ｔに対して正比例させた直線６も、人間の目には曲線７のように見えてしまい、意図した照明演出ができない。また、このような人間の視覚の非直線性のみでなく、図４及び図５に示されるように、ＬＥＤの輝度ｙを時間ｔに対して直線的に増加させた後、急に一定にする変化８やＬＥＤの輝度ｙを時間ｔに対して直線的に減少させた後、急に一定にする変化１０に対しては、人間の目の錯覚によって曲線９及び曲線１１のようにオーバーシュートが起こっているように見えてしまい、ＬＥＤのちらつきに見えたり、不連続感が不快に感じられるという問題点があった。
【０００６】
このような問題に対して、上記特許文献１においては、特に環境の明るさが人間の視覚効果に与える影響に着目して、環境の明るさを測定してそれに応じてＲ，Ｇ，Ｂ３色の輝度を補正する技術を開示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術は人間の視覚効果に応じて輝度を補正するものではあるが、上述したような人間の視覚の非直線性や目の錯覚によって起こる諸問題を解決するものではない。
【０００８】
そこで、本発明は、人間の視覚の非直線性や目の錯覚によって起こる外部刺激と脳で知覚される感覚量のずれに起因する諸問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができるＬＥＤ制御装置及びＬＥＤ制御方法の提供を課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかるＬＥＤ制御装置は、希望する発光ダイオードの輝度変化の見え方を入力し、入力された前記輝度変化の見え方に対して、刺激量と感覚量の補正を行った補正結果と、前記補正結果に基づいて前記発光ダイオードの輝度の経時変化を制御する輝度制御手段とを具備するものである。
【００１０】
本発明にかかるＬＥＤ制御装置においては、まずコンピュータシステムに希望するＬＥＤの輝度変化の見え方が入力される。続いて、入力された輝度変化の見え方に対して、刺激量と感覚量の補正が行われる。この補正は、様々な研究の結果経験的に得られたスティーブンスの法則やウェーバー・フェヒナーの法則等に基づいて行われる。したがって、補正結果はある一定の関数として得られる。そして、輝度制御手段によって、補正結果に基づいてＬＥＤの輝度の経時変化が制御される。これによって、どんな複雑な輝度変化であっても希望するＬＥＤの輝度変化の見え方を実現することができる。
【００１１】
このようにして、人間の視覚の非直線性によって起こる問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができるＬＥＤ制御装置となる。
【００１２】
請求項２の発明にかかるＬＥＤ制御方法は、希望するＬＥＤの輝度変化の見え方に対して、刺激量と感覚量の補正を行い、その補正結果に基づいて前記ＬＥＤの輝度の経時変化を制御するものである。
【００１３】
本発明にかかるＬＥＤ制御方法においては、パーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムを用いて、まず操作者は希望するＬＥＤの輝度変化の見え方をコンピュータのディスプレイ上にマウス・スキャナー等の入力装置を用いて曲線として入力し、この曲線に対して上述したスティーブンスの法則やウェーバー・フェヒナーの法則等に基づいて、目に入力される刺激量と脳で感知される感覚量の補正をコンピュータに行わせて、目に入力されるべき刺激量としてのＬＥＤの輝度変化の曲線を算出する。そして、得られた補正結果に基づいてＬＥＤ制御装置によってＬＥＤの輝度の経時変化を制御する。これによって、どんな複雑な輝度変化であっても希望するＬＥＤの輝度変化の見え方を実現することができる。
【００１４】
このようにして、人間の視覚の非直線性によって起こる問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができるＬＥＤ制御方法となる。
【００１５】
請求項３にかかるＬＥＤ制御装置またはＬＥＤ制御方法は、請求項１または請求項２の構成において、前記補正をスティーブンスの法則またはウェーバー・フェヒナーの法則により行うものである。
【００１６】
ウェーバー・フェヒナーの法則は、刺激に対する反応（感覚量）は刺激の大きさの対数に比例する、という法則で次式（１）で表現される。
【００１７】
Ｉ＝Ｋ×ｌｏｇ（Ｓ／Ｓ０ ） …… （１）
ここで、Ｉは感覚強度、Ｓは刺激強度、Ｓ０は刺激閾値、Ｋは定数である。
【００１８】
これに対して、スティーブンスの法則はべき関数の関係式で、次式（２）または次式（３）で表される。
【００１９】
Ｉ＝ｋ×（Ｓ−Ｓ０ ）ｎ …… （２）
ｌｏｇＩ＝ｎ×ｌｏｇ（Ｓ−Ｓ０ ）＋ｋ‘ …… （３）
ここで、ｎは刺激の種類によって値の変わる定数で、輝度の場合はｎ＝０．３３である。なお、ウェーバー・フェヒナーの法則は、ある範囲の強さにしか当てはまらないのに対して、スティーブンスの法則はより広範囲に成立する。
【００２０】
これらの法則にしたがって、希望するＬＥＤの輝度変化の見え方（感覚強度Ｉ）が得られるように刺激強度Ｓの値を補正することによって、より的確な補正を行うことができる。
【００２１】
このようにして、人間の視覚の非直線性によって起こる問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができるＬＥＤ制御装置またはＬＥＤ制御方法となる。
【００２２】
請求項４にかかるＬＥＤ制御装置またはＬＥＤ制御方法は、ＬＥＤの輝度の変化の仕方が急激に変わる見え方をさせる場合に、急激に変わる見え方をさせる時点においては前記ＬＥＤの輝度を緩やかに変化させるものである。
【００２３】
この問題は、ＬＥＤの輝度の直線的な変化を突然止めた場合等に顕著に表れるものである。そこで、ＬＥＤの輝度の変化の仕方が急激に変わる見え方をさせる場合には、角張った輝度の変化をさせるのではなく、角のＲを取ったような穏かな変化をさせる。これによって、図４（ｂ），図５（ｂ）に示されるようなオーバーシュートが見えることもなくなり、ちらつきに見えたり不連続感が不快に感じられることも防止される。
【００２４】
このようにして、人間の目の錯覚によって起こる問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができるＬＥＤ制御装置またはＬＥＤ制御方法となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
実施の形態１
まず、本発明にかかるＬＥＤ制御装置及びＬＥＤ制御方法の実施の形態１について図１を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる希望するＬＥＤの輝度変化の見え方を表す正比例直線１を入力した状態を示す図、（ｂ）は補正結果に基づいて、輝度制御手段としてのＰＷＭ（パルス幅変調）電源装置によってＬＥＤの輝度を制御した結果を示す図、（ｃ）は（ｂ）の輝度変化が実際には人間の目にはどう見えるかを示す図である。
【００２７】
図１（ａ）に示されるように、本実施の形態１のＬＥＤ制御装置においては、ＬＥＤ制御装置の点灯データ組み込み装置を用い、希望するＬＥＤの輝度変化の見え方として正比例直線１を入力している。次に、図１（ｂ）に示されるように、本実施の形態１のＬＥＤ制御装置においては、制御機器を用い、正比例直線１をスティーブンスの法則を用いて刺激量と感覚量の補正を行う。スティーブンスの法則は、前述の式（２）で表される。
【００２８】
Ｉ＝ｋ×（Ｓ−Ｓ０ ）ｎ …… （２）
ここで、刺激量Ｓ＝ｙ、刺激閾値Ｓ０＝０、感覚量Ｉ＝ｔ、定数ｋ＝１とすると、次式（４），（５）のようになる。
【００２９】
ｔ＝ｙｎ …… （４）
∴ ｙ＝ｔ１／ｎ …… （５）
前述の如く、定数ｎは輝度についてはｎ＝０．３３であるから、式（６）が得られる。
【００３０】
ｙ＝ｔ１／０．３３ …… （６）
このようにして、図１（ｂ）に示される補正曲線２が得られ、この補正曲線２にしたがってＬＥＤの輝度の経時変化が輝度制御手段としてのＰＷＭ（パルス幅変調）電源装置によって制御される。すると、実際のＬＥＤの輝度の経時変化は図１（ｂ）に示される補正曲線２の通りであるが、人間の視覚には図１（ｃ）に示される正比例直線３のように見える。即ち、希望するＬＥＤの輝度変化の見え方である図１（ａ）に示される正比例直線１と同じに見える。
【００３１】
なお、ＬＥＤの輝度の経時変化はＰＷＭ電源装置でなくても、ＬＥＤに供給する電流値を変化させて実現しても良いが、ＬＥＤは電流値が変わると発光波長も変化するので、発光波長を変えたくない場合にはＰＷＭ電源装置で制御するのが好ましい。
【００３２】
このようにして、本実施の形態１にかかるＬＥＤ制御装置及びＬＥＤ制御方法においては、人間の視覚の非直線性によって起こる問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができる。
【００３３】
実施の形態２
次に、本発明にかかるＬＥＤ制御装置及びＬＥＤ制御方法の実施の形態２について、図２を参照して説明する。図２（ａ）は本発明の実施の形態２にかかるＬＥＤ制御装置及びＬＥＤ制御方法における希望するＬＥＤの輝度変化の見え方を表す屈曲線４を入力した状態を示す図、（ｂ）は屈曲点における補正されたＬＥＤの輝度の変化を示す図である。
【００３４】
図２（ａ）に示されるように、本実施の形態２においては、曲線（前述の如く「曲線」には直線も含まれる。）４のように輝度ゼロから直線状に立ち上がって一定の勾配で明るくなり、突然明るさが一定になるという照明演出を行いたい。しかし、輝度制御手段としてのＰＷＭ電源装置によってＬＥＤの輝度を曲線４そのままに変化させると、人間の目には図４（ｂ）に示されるようなオーバーシュートが見えてしまい、希望通りの見え方にはならない。
【００３５】
そこで、図２（ｂ）に示されるように、本実施の形態２においては、曲線４の屈曲点の前後において屈曲点の角のＲをとったような緩やかな曲線５にしたがって、ＰＷＭ電源装置によってＬＥＤの輝度を変化させる。また、曲線４の直線変化部分は、実施の形態１と同様にスティーブンスの法則を用いて刺激量と感覚量の補正を行う。これによって、人間の目にはＬＥＤの経時変化が希望通りの曲線４そのままに見えることになる。
【００３６】
このようにして、本実施の形態２にかかるＬＥＤ制御装置及びＬＥＤ制御方法においては、人間の視覚の非直線性や目の錯覚によって起こる外部刺激と脳で知覚される感覚量のずれに起因する諸問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができる。
【００３７】
上記各実施の形態においては、刺激量と感覚量の補正をスティーブンスの法則によって行った例について説明したが、この他にもウェーバー・フェヒナーの法則等を始めとして様々な法則に基づいて補正を行うことができる。
【００３８】
また、上記各実施の形態においては、ＬＥＤの輝度を変化させる方法としてＰＷＭ（パルス幅変調）を行っているが、他にも供給電流を変化させる方法等によって輝度を変化させても構わない。
【００３９】
本発明を実施する場合には、ＬＥＤ制御装置のその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、またＬＥＤ制御方法のその他の工程についても、上記各実施の形態に限定されるものではない。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明にかかるＬＥＤ制御装置は、希望する発光ダイオードの輝度変化の見え方を入力し、入力された前記輝度変化の見え方に対して、刺激量と感覚量の補正を行った補正結果と、前記補正結果に基づいて前記発光ダイオードの輝度の経時変化を制御する輝度制御手段とを具備するものである。
【００４１】
本発明にかかるＬＥＤ制御装置においては、まずコンピュータシステムに希望するＬＥＤの輝度変化の見え方が入力される。続いて、入力された輝度変化の見え方に対して、刺激量と感覚量の補正が行われる。この補正は、様々な研究の結果経験的に得られたスティーブンスの法則やウェーバー・フェヒナーの法則等に基づいて行われる。したがって、補正結果はある一定の関数として得られる。そして、輝度制御手段によって、補正結果に基づいてＬＥＤの輝度の経時変化が制御される。これによって、どんな複雑な輝度変化であっても希望するＬＥＤの輝度変化の見え方を実現することができる。
【００４２】
このようにして、人間の視覚の非直線性によって起こる問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができるＬＥＤ制御装置となる。
【００４３】
請求項２の発明にかかるＬＥＤ制御方法は、希望するＬＥＤの輝度変化の見え方に対して、刺激量と感覚量の補正を行い、その補正結果に基づいて前記ＬＥＤの輝度の経時変化を制御するものである。
【００４４】
本発明にかかるＬＥＤ制御方法においては、パーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムを用いて、まず操作者は希望するＬＥＤの輝度変化の見え方をコンピュータのディスプレイ上にマウス・スキャナー等の入力装置を用いて曲線として入力し、この曲線に対して上述したスティーブンスの法則やウェーバー・フェヒナーの法則等に基づいて、目に入力される刺激量と脳で感知される感覚量の補正をコンピュータに行わせて、目に入力されるべき刺激量としてのＬＥＤの輝度変化の曲線を算出する。そして、得られた補正結果に基づいてＬＥＤ制御装置によってＬＥＤの輝度の経時変化を制御する。これによって、どんな複雑な輝度変化であっても希望するＬＥＤの輝度変化の見え方を実現することができる。
【００４５】
このようにして、人間の視覚の非直線性によって起こる問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができるＬＥＤ制御方法となる。
【００４６】
請求項３にかかるＬＥＤ制御装置またはＬＥＤ制御方法は、請求項１または請求項２の構成において、前記補正をスティーブンスの法則またはウェーバー・フェヒナーの法則により行うものである。
【００４７】
これらの法則にしたがって、希望するＬＥＤの輝度変化の見え方（感覚強度Ｉ）が得られるように刺激強度Ｓの値を補正することによって、より的確な補正を行うことができる。
【００４８】
このようにして、人間の視覚の非直線性によって起こる問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができるＬＥＤ制御装置またはＬＥＤ制御方法となる。
【００４９】
請求項４にかかるＬＥＤ制御装置またはＬＥＤ制御方法は、ＬＥＤの輝度の変化の仕方が急激に変わる見え方をさせる場合に、急激に変わる見え方をさせる時点においては前記ＬＥＤの輝度を緩やかに変化させるものである。
【００５０】
この問題は、ＬＥＤの輝度の直線的な変化を突然止めた場合等に顕著に表れるものである。そこで、ＬＥＤの輝度の変化の仕方が急激に変わる見え方をさせる場合には、角張った輝度の変化をさせるのではなく、角のＲを取ったような穏かな変化をさせる。これによって、図４（ｂ），図５（ｂ）に示されるようなオーバーシュートが見えることもなくなり、ちらつきに見えたり不連続感が不快に感じられることも防止される。
【００５１】
このようにして、人間の目の錯覚によって起こる問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができるＬＥＤ制御装置またはＬＥＤ制御方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる希望するＬＥＤの輝度変化の見え方を表す正比例直線１を入力した状態を示す図、（ｂ）は補正結果に基づいて、輝度制御手段としてのＰＷＭ（パルス幅変調）電源装置によってＬＥＤの輝度を制御した結果を示す図、（ｃ）は（ｂ）の輝度変化が実際には人間の目にはどう見えるかを示す図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の実施の形態２にかかるＬＥＤ制御装置及びＬＥＤ制御方法における希望するＬＥＤの輝度変化の見え方を表す屈曲線４を入力した状態を示す図、（ｂ）は屈曲点における補正されたＬＥＤの輝度の変化を示す図である。
【図３】図３（ａ）はＬＥＤの輝度を時間に対して直線的に変化させた場合を示す図、（ｂ）はその場合の人間の目に見える見え方を示す曲線を示す図である。
【図４】図４（ａ）はＬＥＤの輝度を時間に対して直線的に増加させた後、急に一定にした場合を示す図、（ｂ）はその場合の人間の目に見える見え方を示す曲線を示す図である。
【図５】図５（ａ）はＬＥＤの輝度を時間に対して直線的に減少させた後、急に一定にした場合を示す図、（ｂ）はその場合の人間の目に見える見え方を示す曲線を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」ともいう。）の輝度を変化させる場合に、人間の目における刺激と感覚のずれや急激な変化による目の錯覚を補正することによって所望の輝度変化の見え方にすることができる発光ダイオード制御装置及び発光ダイオード制御方法に関するものである。
【０００２】
なお、本明細書中においては、「曲線」を広義に解釈して「直線」をも含むものとする。
【０００３】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００２−１５９０１７号公報
視覚を始めとする人間の五感においては、外部から入る刺激量と人間の脳で知覚される感覚量とが正比例の関係にないため、刺激量の変化曲線と感覚量の変化曲線が一致しないという現象が起こる。例えば、ＬＥＤを最大輝度の１／２の明るさにする目的で、ＰＷＭ（パルス幅変調）幅を１／２にし或いは供給電流を１／２にすることによって発光輝度を１／２にしても、人間の目には１／２の明るさに見えない。従来ＬＥＤを用いて行われていた照明方法はオン／オフ点灯、単純なフェードイン・フェードアウト点灯といった単純な点灯制御のみであったため、かかる人間の視覚の非直線性を考慮する必要がなく済んでいた。
【０００４】
しかし、応答速度の速いＬＥＤの特性を活かしてより複雑なＬＥＤ点灯制御を行おうとすると、この問題が顕在化してくる。その具体例として、図３乃至図５を参照して説明する。図３（ａ）はＬＥＤの輝度を時間に対して直線的に変化させた場合を示す図、（ｂ）はその場合の人間の目に見える見え方を示す曲線を示す図である。図４（ａ）はＬＥＤの輝度を時間に対して直線的に増加させた後、急に一定にした場合を示す図、（ｂ）はその場合の人間の目に見える見え方を示す曲線を示す図である。図５（ａ）はＬＥＤの輝度を時間に対して直線的に減少させた後、急に一定にした場合を示す図、（ｂ）はその場合の人間の目に見える見え方を示す曲線を示す図である。
【０００５】
図３に示されるように、ＬＥＤの輝度ｙを時間ｔに対して正比例させた直線６も、人間の目には曲線７のように見えてしまい、意図した照明演出ができない。また、このような人間の視覚の非直線性のみでなく、図４及び図５に示されるように、ＬＥＤの輝度ｙを時間ｔに対して直線的に増加させた後、急に一定にする変化８やＬＥＤの輝度ｙを時間ｔに対して直線的に減少させた後、急に一定にする変化１０に対しては、人間の目の錯覚によって曲線９及び曲線１１のようにオーバーシュートが起こっているように見えてしまい、ＬＥＤのちらつきに見えたり、不連続感が不快に感じられるという問題点があった。
【０００６】
このような問題に対して、上記特許文献１においては、特に環境の明るさが人間の視覚効果に与える影響に着目して、環境の明るさを測定してそれに応じてＲ，Ｇ，Ｂ３色の輝度を補正する技術を開示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術は人間の視覚効果に応じて輝度を補正するものではあるが、上述したような人間の視覚の非直線性や目の錯覚によって起こる諸問題を解決するものではない。
【０００８】
そこで、本発明は、人間の視覚の非直線性や目の錯覚によって起こる外部刺激と脳で知覚される感覚量のずれに起因する諸問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができるＬＥＤ制御装置及びＬＥＤ制御方法の提供を課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかるＬＥＤ制御装置は、希望する発光ダイオードの輝度変化の見え方を入力し、入力された前記輝度変化の見え方に対して、刺激量と感覚量の補正を行った補正結果と、前記補正結果に基づいて前記発光ダイオードの輝度の経時変化を制御する輝度制御手段とを具備するものである。
【００１０】
本発明にかかるＬＥＤ制御装置においては、まずコンピュータシステムに希望するＬＥＤの輝度変化の見え方が入力される。続いて、入力された輝度変化の見え方に対して、刺激量と感覚量の補正が行われる。この補正は、様々な研究の結果経験的に得られたスティーブンスの法則やウェーバー・フェヒナーの法則等に基づいて行われる。したがって、補正結果はある一定の関数として得られる。そして、輝度制御手段によって、補正結果に基づいてＬＥＤの輝度の経時変化が制御される。これによって、どんな複雑な輝度変化であっても希望するＬＥＤの輝度変化の見え方を実現することができる。
【００１１】
このようにして、人間の視覚の非直線性によって起こる問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができるＬＥＤ制御装置となる。
【００１２】
請求項２の発明にかかるＬＥＤ制御方法は、希望するＬＥＤの輝度変化の見え方に対して、刺激量と感覚量の補正を行い、その補正結果に基づいて前記ＬＥＤの輝度の経時変化を制御するものである。
【００１３】
本発明にかかるＬＥＤ制御方法においては、パーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムを用いて、まず操作者は希望するＬＥＤの輝度変化の見え方をコンピュータのディスプレイ上にマウス・スキャナー等の入力装置を用いて曲線として入力し、この曲線に対して上述したスティーブンスの法則やウェーバー・フェヒナーの法則等に基づいて、目に入力される刺激量と脳で感知される感覚量の補正をコンピュータに行わせて、目に入力されるべき刺激量としてのＬＥＤの輝度変化の曲線を算出する。そして、得られた補正結果に基づいてＬＥＤ制御装置によってＬＥＤの輝度の経時変化を制御する。これによって、どんな複雑な輝度変化であっても希望するＬＥＤの輝度変化の見え方を実現することができる。
【００１４】
このようにして、人間の視覚の非直線性によって起こる問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができるＬＥＤ制御方法となる。
【００１５】
請求項３にかかるＬＥＤ制御装置またはＬＥＤ制御方法は、請求項１または請求項２の構成において、前記補正をスティーブンスの法則またはウェーバー・フェヒナーの法則により行うものである。
【００１６】
ウェーバー・フェヒナーの法則は、刺激に対する反応（感覚量）は刺激の大きさの対数に比例する、という法則で次式（１）で表現される。
【００１７】
Ｉ＝Ｋ×ｌｏｇ（Ｓ／Ｓ０ ） …… （１）
ここで、Ｉは感覚強度、Ｓは刺激強度、Ｓ０は刺激閾値、Ｋは定数である。
【００１８】
これに対して、スティーブンスの法則はべき関数の関係式で、次式（２）または次式（３）で表される。
【００１９】
Ｉ＝ｋ×（Ｓ−Ｓ０ ）ｎ …… （２）
ｌｏｇＩ＝ｎ×ｌｏｇ（Ｓ−Ｓ０ ）＋ｋ‘ …… （３）
ここで、ｎは刺激の種類によって値の変わる定数で、輝度の場合はｎ＝０．３３である。なお、ウェーバー・フェヒナーの法則は、ある範囲の強さにしか当てはまらないのに対して、スティーブンスの法則はより広範囲に成立する。
【００２０】
これらの法則にしたがって、希望するＬＥＤの輝度変化の見え方（感覚強度Ｉ）が得られるように刺激強度Ｓの値を補正することによって、より的確な補正を行うことができる。
【００２１】
このようにして、人間の視覚の非直線性によって起こる問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができるＬＥＤ制御装置またはＬＥＤ制御方法となる。
【００２２】
請求項４にかかるＬＥＤ制御装置またはＬＥＤ制御方法は、ＬＥＤの輝度の変化の仕方が急激に変わる見え方をさせる場合に、急激に変わる見え方をさせる時点においては前記ＬＥＤの輝度を緩やかに変化させるものである。
【００２３】
この問題は、ＬＥＤの輝度の直線的な変化を突然止めた場合等に顕著に表れるものである。そこで、ＬＥＤの輝度の変化の仕方が急激に変わる見え方をさせる場合には、角張った輝度の変化をさせるのではなく、角のＲを取ったような穏かな変化をさせる。これによって、図４（ｂ），図５（ｂ）に示されるようなオーバーシュートが見えることもなくなり、ちらつきに見えたり不連続感が不快に感じられることも防止される。
【００２４】
このようにして、人間の目の錯覚によって起こる問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができるＬＥＤ制御装置またはＬＥＤ制御方法となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
実施の形態１
まず、本発明にかかるＬＥＤ制御装置及びＬＥＤ制御方法の実施の形態１について図１を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる希望するＬＥＤの輝度変化の見え方を表す正比例直線１を入力した状態を示す図、（ｂ）は補正結果に基づいて、輝度制御手段としてのＰＷＭ（パルス幅変調）電源装置によってＬＥＤの輝度を制御した結果を示す図、（ｃ）は（ｂ）の輝度変化が実際には人間の目にはどう見えるかを示す図である。
【００２７】
図１（ａ）に示されるように、本実施の形態１のＬＥＤ制御装置においては、ＬＥＤ制御装置の点灯データ組み込み装置を用い、希望するＬＥＤの輝度変化の見え方として正比例直線１を入力している。次に、図１（ｂ）に示されるように、本実施の形態１のＬＥＤ制御装置においては、制御機器を用い、正比例直線１をスティーブンスの法則を用いて刺激量と感覚量の補正を行う。スティーブンスの法則は、前述の式（２）で表される。
【００２８】
Ｉ＝ｋ×（Ｓ−Ｓ０ ）ｎ …… （２）
ここで、刺激量Ｓ＝ｙ、刺激閾値Ｓ０＝０、感覚量Ｉ＝ｔ、定数ｋ＝１とすると、次式（４），（５）のようになる。
【００２９】
ｔ＝ｙｎ …… （４）
∴ ｙ＝ｔ１／ｎ …… （５）
前述の如く、定数ｎは輝度についてはｎ＝０．３３であるから、式（６）が得られる。
【００３０】
ｙ＝ｔ１／０．３３ …… （６）
このようにして、図１（ｂ）に示される補正曲線２が得られ、この補正曲線２にしたがってＬＥＤの輝度の経時変化が輝度制御手段としてのＰＷＭ（パルス幅変調）電源装置によって制御される。すると、実際のＬＥＤの輝度の経時変化は図１（ｂ）に示される補正曲線２の通りであるが、人間の視覚には図１（ｃ）に示される正比例直線３のように見える。即ち、希望するＬＥＤの輝度変化の見え方である図１（ａ）に示される正比例直線１と同じに見える。
【００３１】
なお、ＬＥＤの輝度の経時変化はＰＷＭ電源装置でなくても、ＬＥＤに供給する電流値を変化させて実現しても良いが、ＬＥＤは電流値が変わると発光波長も変化するので、発光波長を変えたくない場合にはＰＷＭ電源装置で制御するのが好ましい。
【００３２】
このようにして、本実施の形態１にかかるＬＥＤ制御装置及びＬＥＤ制御方法においては、人間の視覚の非直線性によって起こる問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができる。
【００３３】
実施の形態２
次に、本発明にかかるＬＥＤ制御装置及びＬＥＤ制御方法の実施の形態２について、図２を参照して説明する。図２（ａ）は本発明の実施の形態２にかかるＬＥＤ制御装置及びＬＥＤ制御方法における希望するＬＥＤの輝度変化の見え方を表す屈曲線４を入力した状態を示す図、（ｂ）は屈曲点における補正されたＬＥＤの輝度の変化を示す図である。
【００３４】
図２（ａ）に示されるように、本実施の形態２においては、曲線（前述の如く「曲線」には直線も含まれる。）４のように輝度ゼロから直線状に立ち上がって一定の勾配で明るくなり、突然明るさが一定になるという照明演出を行いたい。しかし、輝度制御手段としてのＰＷＭ電源装置によってＬＥＤの輝度を曲線４そのままに変化させると、人間の目には図４（ｂ）に示されるようなオーバーシュートが見えてしまい、希望通りの見え方にはならない。
【００３５】
そこで、図２（ｂ）に示されるように、本実施の形態２においては、曲線４の屈曲点の前後において屈曲点の角のＲをとったような緩やかな曲線５にしたがって、ＰＷＭ電源装置によってＬＥＤの輝度を変化させる。また、曲線４の直線変化部分は、実施の形態１と同様にスティーブンスの法則を用いて刺激量と感覚量の補正を行う。これによって、人間の目にはＬＥＤの経時変化が希望通りの曲線４そのままに見えることになる。
【００３６】
このようにして、本実施の形態２にかかるＬＥＤ制御装置及びＬＥＤ制御方法においては、人間の視覚の非直線性や目の錯覚によって起こる外部刺激と脳で知覚される感覚量のずれに起因する諸問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができる。
【００３７】
上記各実施の形態においては、刺激量と感覚量の補正をスティーブンスの法則によって行った例について説明したが、この他にもウェーバー・フェヒナーの法則等を始めとして様々な法則に基づいて補正を行うことができる。
【００３８】
また、上記各実施の形態においては、ＬＥＤの輝度を変化させる方法としてＰＷＭ（パルス幅変調）を行っているが、他にも供給電流を変化させる方法等によって輝度を変化させても構わない。
【００３９】
本発明を実施する場合には、ＬＥＤ制御装置のその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、またＬＥＤ制御方法のその他の工程についても、上記各実施の形態に限定されるものではない。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明にかかるＬＥＤ制御装置は、希望する発光ダイオードの輝度変化の見え方を入力し、入力された前記輝度変化の見え方に対して、刺激量と感覚量の補正を行った補正結果と、前記補正結果に基づいて前記発光ダイオードの輝度の経時変化を制御する輝度制御手段とを具備するものである。
【００４１】
本発明にかかるＬＥＤ制御装置においては、まずコンピュータシステムに希望するＬＥＤの輝度変化の見え方が入力される。続いて、入力された輝度変化の見え方に対して、刺激量と感覚量の補正が行われる。この補正は、様々な研究の結果経験的に得られたスティーブンスの法則やウェーバー・フェヒナーの法則等に基づいて行われる。したがって、補正結果はある一定の関数として得られる。そして、輝度制御手段によって、補正結果に基づいてＬＥＤの輝度の経時変化が制御される。これによって、どんな複雑な輝度変化であっても希望するＬＥＤの輝度変化の見え方を実現することができる。
【００４２】
このようにして、人間の視覚の非直線性によって起こる問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができるＬＥＤ制御装置となる。
【００４３】
請求項２の発明にかかるＬＥＤ制御方法は、希望するＬＥＤの輝度変化の見え方に対して、刺激量と感覚量の補正を行い、その補正結果に基づいて前記ＬＥＤの輝度の経時変化を制御するものである。
【００４４】
本発明にかかるＬＥＤ制御方法においては、パーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムを用いて、まず操作者は希望するＬＥＤの輝度変化の見え方をコンピュータのディスプレイ上にマウス・スキャナー等の入力装置を用いて曲線として入力し、この曲線に対して上述したスティーブンスの法則やウェーバー・フェヒナーの法則等に基づいて、目に入力される刺激量と脳で感知される感覚量の補正をコンピュータに行わせて、目に入力されるべき刺激量としてのＬＥＤの輝度変化の曲線を算出する。そして、得られた補正結果に基づいてＬＥＤ制御装置によってＬＥＤの輝度の経時変化を制御する。これによって、どんな複雑な輝度変化であっても希望するＬＥＤの輝度変化の見え方を実現することができる。
【００４５】
このようにして、人間の視覚の非直線性によって起こる問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができるＬＥＤ制御方法となる。
【００４６】
請求項３にかかるＬＥＤ制御装置またはＬＥＤ制御方法は、請求項１または請求項２の構成において、前記補正をスティーブンスの法則またはウェーバー・フェヒナーの法則により行うものである。
【００４７】
これらの法則にしたがって、希望するＬＥＤの輝度変化の見え方（感覚強度Ｉ）が得られるように刺激強度Ｓの値を補正することによって、より的確な補正を行うことができる。
【００４８】
このようにして、人間の視覚の非直線性によって起こる問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができるＬＥＤ制御装置またはＬＥＤ制御方法となる。
【００４９】
請求項４にかかるＬＥＤ制御装置またはＬＥＤ制御方法は、ＬＥＤの輝度の変化の仕方が急激に変わる見え方をさせる場合に、急激に変わる見え方をさせる時点においては前記ＬＥＤの輝度を緩やかに変化させるものである。
【００５０】
この問題は、ＬＥＤの輝度の直線的な変化を突然止めた場合等に顕著に表れるものである。そこで、ＬＥＤの輝度の変化の仕方が急激に変わる見え方をさせる場合には、角張った輝度の変化をさせるのではなく、角のＲを取ったような穏かな変化をさせる。これによって、図４（ｂ），図５（ｂ）に示されるようなオーバーシュートが見えることもなくなり、ちらつきに見えたり不連続感が不快に感じられることも防止される。
【００５１】
このようにして、人間の目の錯覚によって起こる問題に対して、最適なＬＥＤの輝度の補正を行うことによって、ＬＥＤによる所望の照明演出を実現することができるＬＥＤ制御装置またはＬＥＤ制御方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかる希望するＬＥＤの輝度変化の見え方を表す正比例直線１を入力した状態を示す図、（ｂ）は補正結果に基づいて、輝度制御手段としてのＰＷＭ（パルス幅変調）電源装置によってＬＥＤの輝度を制御した結果を示す図、（ｃ）は（ｂ）の輝度変化が実際には人間の目にはどう見えるかを示す図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の実施の形態２にかかるＬＥＤ制御装置及びＬＥＤ制御方法における希望するＬＥＤの輝度変化の見え方を表す屈曲線４を入力した状態を示す図、（ｂ）は屈曲点における補正されたＬＥＤの輝度の変化を示す図である。
【図３】図３（ａ）はＬＥＤの輝度を時間に対して直線的に変化させた場合を示す図、（ｂ）はその場合の人間の目に見える見え方を示す曲線を示す図である。
【図４】図４（ａ）はＬＥＤの輝度を時間に対して直線的に増加させた後、急に一定にした場合を示す図、（ｂ）はその場合の人間の目に見える見え方を示す曲線を示す図である。
【図５】図５（ａ）はＬＥＤの輝度を時間に対して直線的に減少させた後、急に一定にした場合を示す図、（ｂ）はその場合の人間の目に見える見え方を示す曲線を示す図である。
Claims (4)
- 希望する発光ダイオードの輝度変化の見え方を入力し、入力された前記輝度変化の見え方に対して、刺激量と感覚量の補正を行った補正結果と、
前記補正結果に基づいて前記発光ダイオードの輝度の経時変化を制御する輝度制御手段と
を具備することを特徴とする発光ダイオード制御装置。 - 希望する発光ダイオードの輝度変化の見え方に対して、刺激量と感覚量の補正を行い、その補正結果に基づいて前記発光ダイオードの輝度の経時変化を制御することを特徴とする発光ダイオード制御方法。
- 前記補正をスティーブンスの法則またはウェーバー・フェヒナーの法則により行うことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード制御装置または請求項２に記載の発光ダイオード制御方法。
- 発光ダイオードの輝度の変化の仕方が急激に変わる見え方をさせる場合に、急激に変わる見え方をさせる時点においては前記発光ダイオードの輝度を緩やかに変化させることを特徴とする発光ダイオード制御装置または発光ダイオード制御方法。
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