JP2000258246A

JP2000258246A - 全光束測定方法および全光束測定装置

Info

Publication number: JP2000258246A
Application number: JP11057773A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Okubo; 和明大久保
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 2000-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】光束を測定する緯度、経度のピッチを大きく
した場合でも、測定しない空間すなわち受光器の不感領
域による測定誤差が生じることのない全光束測定方法お
よび全光束測定装置を提供する。【解決手段】光源１を中心とした球の球面を複数の経
線で分割し、隣り合う経線間の面を複数の緯度で分割し
たそれぞれの分割面空間の位置に、前記分割面と同一形
状の拡散板２を配置するとともに、延長直線上に受光器
３を配置し、光源１を拡散板２および受光器３に対して
球の鉛直軸Ｚを中心として相対的に回転させ、複数の経
線のそれぞれの位置で、複数の受光器３のそれぞれの出
力を求めて積算することにより、光源１の全光束に比例
した量を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源、および照明
器具の全光束を求める方法および装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】光源から発する光束の総量は全光束と称
して、その光源の性能を表す指標として重要である。ま
た照明器具から発する光束の総量は、使用する光源の全
光束との比から、器具効率が求められ、その照明器具の
性能を評価するものとして重要である。

【０００３】光源の全光束の測定方法としては、従来よ
り、積分球方法と配光測定方法とがある。積分球方法
は、硫酸バリウム等の光の拡散性に優れて反射率が高
く、かつ分光反射率の波長依存性が少ない材料を内壁に
塗布した積分球の内部に、光源を点灯し、積分球内での
光の相互反射により内壁面で場所に因らず一定となった
照度を求め、この値と全光束が既知の標準光源を、同様
に積分球内に点灯して得られる照度との比から求める方
法である。

【０００４】この積分球方法は、全光束の値が付けられ
た標準光源を必要とし、簡易的な測定方法である。ま
た、測定する光源と標準光源とが異なる場合に、積分球
内でのそれぞれの光源の自己吸収が異なって測定誤差を
生じたり、測定する光源と標準光源とで配光が異なる場
合に、積分球内部の照明条件が異なるために積分効率が
変わり、測定誤差を生ずる問題があった。また、照明器
具では、さらに器具自身が光を吸収する自己吸収が大き
く、配光も極端に偏る場合があるため、この積分球方法
を使用することは難しかった。

【０００５】これに対して配光測定方法は、測定する光
源を球の中心となる場所に置くとともに、それを中心と
する球面空間面上に単一の受光器を配設し、光源が中心
位置となるように維持しながら、受光器または光源を相
対的に移動させて各緯度、経度の光度を測定して全光束
を求める方法である。この配光測定方法においては、図
５に示すような方法もある。すなわち、球面空間の経線
３１上に複数の受光器３２を配置して、光源をその鉛直
軸上で回転させて、経度ごとに測定して、各緯度、経度
の光束から求める方法であり、照明器具の測定にも使用
できる。

【０００６】この方法では、光束を測定する緯度、経度
のピッチが小さいほど光源の配光の急激な変化に対する
誤差が少なくなるが逆に測定点が増加し、測定時間が増
加する問題があった。逆に受光器の受光面はそのままで
光束を測定する緯度、経度のピッチを大きくすると、測
定しない空間、すなわち受光器３２の受光面３２ａ以外
の不感領域３３が大きくなるため、光源の配光の急激な
変化に対して測定誤差が増大するという問題があった。
例えば「山田他、多受光器を用いた高速配光測定装
置、照明学会誌Ｖｏｌ．６５Ｎｏ．１０ｐ．５０
９−５１２（１９８１）」に示された多受光器方式の
配光測定装置では、図５に示すように、照度計の受光部
の延長概念で設計されてきており、各受光器３２の受光
面３２ａが円形のために、多くの不感領域３３が発生し
ていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】先に述べたように、光
源の全光束や照明器具の器具光束の総量を求める従来の
配光測定方法においては、光束を測定する緯度、経度の
ピッチを大きくした場合に、測定しない空間すなわち受
光器３２の不感領域３３による測定誤差がある。本発明
は、この課題を解決するもので、光束を測定する緯度、
経度のピッチを大きくした場合でも、測定しない空間す
なわち受光器の不感領域による測定誤差が生じることの
ない全光束測定方法および全光束測定装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の全光束測定方法は、全光束を測定しようとす
る光源を中心とした半径Ｒの球を想定し、その球面を複
数の経線で分割し、その一つの経線と前記経線と隣り合
う経線で分割された面を複数の緯度で分割したそれぞれ
の分割面空間の位置に、前記分割面と同一形状の拡散板
を配置するとともに、前記球の中心と前記拡散板の重心
とを結び、さらに球の外側に延長した直線上における前
記拡散板を観測する位置にそれぞれ受光器を配置するこ
とにより、前記拡散板と受光器との組合せにて、前記経
線とその隣の経線すなわち前記拡散板の形状を決定した
経線とで囲まれる分割面を埋めるように複数配置し、前
記拡散板および受光器に対して球の鉛直軸を中心として
相対的に回転させ、複数の経線のそれぞれの位置で、前
記複数の受光器のそれぞれの出力を求めて積算すること
により前記光源の全光束に比例した量を検出するもので
ある。

【０００９】この方法によれば、光束を測定する緯度、
経度のピッチを大きくした場合でも、測定しない空間す
なわち受光器の不感領域による測定誤差が生じない。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１にかかる全光束
測定方法は、全光束を測定しようとする光源を中心とし
た半径Ｒの球を想定し、その球面を複数の経線で分割
し、その一つの経線と前記経線と隣り合う経線で分割さ
れた面を複数の緯度で分割したそれぞれの分割面空間の
位置に、前記分割面と同一形状の拡散板を配置するとと
もに、前記球の中心と前記拡散板の重心とを結び、さら
に球の外側に延長した直線上における前記拡散板を観測
する位置にそれぞれ受光器を配置することにより、前記
拡散板と受光器との組合せにて、前記経線とその隣の経
線すなわち前記拡散板の形状を決定した経線とで囲まれ
る分割面を埋めるように複数配置し、前記拡散板および
受光器に対して球の鉛直軸を中心として相対的に回転さ
せ、複数の経線のそれぞれの位置で、前記複数の受光器
のそれぞれの出力を求めて積算することにより前記光源
の全光束に比例した量を検出するものである。

【００１１】具体的に述べると、例えば測定する光源を
中心に配置した球を考えると、球は例えば５゜ピッチの
経線で領域を分けることができる。一つの領域に対して
経線に沿って緯度が５゜ピッチとなるように分割して、
その分割面に一致する形状の拡散板を配置し、その拡散
板を見込むように測光用受光器を配置する。そして、こ
の拡散板と測光用受光器とを、経線上に５゜ピッチに位
置させる。ただしこの際、受光器の中心が位置する経線
に対して、±２．５゜の経線に輪郭が合うように前記拡
散板の形状を変えて配置すると、光源から±２．５゜の
経線に挟まれる空間を通過する光束は過不足無く測定で
きる。光源を回転させて、経度が５゜ピッチとなる位置
で測定を繰り返すことにより、光源からの全ての光束を
過不足無く測定できる。

【００１２】この方法により、測光用受光器は不感帯領
域なく、球面上のすべての空間をカバーし、光源からの
全ての光束を過不足無く測定できる。本発明の請求項２
にかかる全光束測定装置は、全光束を測定しようとする
光源を中心とした半径Ｒの球を想定し、その球面を複数
の経線で分割し、その一つの経線と前記経線と隣り合う
経線で分割された面を複数の緯度で分割したそれぞれの
分割面空間の位置に、前記分割面と同一形状の拡散板を
配置するとともに、前記球の中心と前記拡散板の重心と
を結び、さらに球の外側に延長した直線上における前記
拡散板を観測する位置にそれぞれ受光器を配置すること
により、前記拡散板と受光器との組合せにて、前記経線
とその隣の経線すなわち前記拡散板の形状を決定した経
線とで囲まれる分割面を埋めるように複数配置し、前記
光源を前記拡散板および受光器に対して球の鉛直軸を中
心として相対的に回転自在に構成したものである。

【００１３】この全光束測定装置によれば、拡散板およ
び受光器に対して、光源を前記拡散板および受光器に対
して球の鉛直軸を中心として相対的に回転させ、複数の
経線のそれぞれの位置で、複数の受光器のそれぞれの出
力を求め積算することにより前記光源の全光束に比例し
た量を、球面上のすべての空間をカバーして、過不足無
く測定できる。

【００１４】本発明の請求項３にかかる全光束測定装置
は、請求項２に記載の全光束測定装置において、複数の
受光器を、それぞれの分光応答度を分光視感効率に近似
させたものである。本発明の請求項４にかかる全光束測
定装置は、請求項２に記載の全光束測定装置において、
複数の受光器を、それぞれの分光応答度が波長に対して
一定であるように構成したものである。

【００１５】本発明の請求項５にかかる全光束測定装置
は、請求項２〜４の何れかに記載の全光束測定装置にお
いて、経線とこの経線と隣り合う経線とで分割された面
を複数の緯度で分割したそれぞれの分割面部分に対し
て、複数の分割面部分を一対の拡散板と受光器の組合せ
で測定するものである。本発明の請求項６にかかる全光
束測定装置は、請求項２〜５の何れかに記載の全光束測
定装置において、球の半径Ｒは測定しようとする光源の
発光部分の最長寸法の２倍以上であるものである。

【００１６】本発明の請求項７にかかる全光束測定装置
は、請求項２〜６の何れかに記載の全光束測定装置にお
いて、受光器の変わりに、光学系を用いて分光器に光を
導く構造としたものである。以下、本発明の実施の形態
を図面を使って説明する。図１（ａ），（ｂ）は、本実
施の形態にかかる全光束測定装置の外観を示す正面図お
よび側面図である。

【００１７】この実施の形態においては、配光を測定し
ようとする光源１を中心とした半径１ｍの球を想定し、
その球面を複数の経線で３６分割し、その一つの経線と
前記経線と隣り合う経線で分割された面を１０゜おきの
緯度で分割したそれぞれの分割面空間の位置に、前記分
割面空間と同一形状の拡散板２を配置し、前記球の中心
と拡散板２の重心を結び、さらに球の外側に延長した直
線上の、拡散板２を観測する位置にそれぞれ受光素子を
配置して拡散板２を受光面とする受光器３を、鉛直角０
゜から１８０゜にかけて、隙間なく配置したものであ
る。すなわち、受光器３を、前記経線とその隣の経線す
なわち拡散板２の形状を決定した経線とで囲まれる分割
面空間を埋めるように複数（この実施の形態においては
１９個）配置している。また、１０はこれらの受光器３
を支持する支持フレームである。

【００１８】光源１は拡散板２および受光器３に対して
球の鉛直軸Ｚを中心として相対的に回転自在に構成して
いる。また、図２（ａ），（ｂ）に示すように、受光器
３における受光面をなす拡散板２はマスク４で覆われ
て、このマスク４により、所定の受光面形状に規制する
ようになっている。拡散板２に受光された光は拡散透過
されて、視感度補正フィルタ５を通過して受光素子６で
検出される。このとき遮光板７は受光器内壁の反射光を
除去するものである。

【００１９】各受光器３の拡散板２およびマスク４の形
状は、図３に示すようなものとされている。図３におい
て、受光器３の名称部分の角度は鉛直角を表し、直下を
０゜、真上を１８０゜としている。ただし０゜および１
８０゜の受光器３は経線で分割すると細かくなって実用
的ではないので、それぞれの極点を含み、１０゜緯線ま
たは１８０゜緯線で囲まれる円形領域を測定する受光器
３を構成している。これらの受光器３は、光源１を鉛直
軸Ｚを中心に１０゜おきに回転しても、常に同一の配光
空間を観測することから、測定中の光源１の光束変動を
観測して、変動を補正するのに使用する。

【００２０】また、各受光器３の拡散板（受光面）２お
よびマスク４の形状は、光源１を中心に半径ｒの位置に
受光面を並べるとして経線をｎ分割、緯線をｍ分割する
場合に、鉛直角φの位置で図４に示すように形成されて
いる。このように構成された全光束測定装置によれば、
光源１から±５゜の経線にはさまれる分割面空間を通過
する光束は複数の受光器３により過不足無く測定できる
こととなる。したがって、光源１を受光器３に対して球
の鉛直軸Ｚを中心として回転させ、複数の経線のそれぞ
れの位置で各受光器３のそれぞれの出力を求め積算する
ことにより、光源１の全光束に比例した量を検出でき
る。また、配光分布と全光束が既知の標準光源を用いて
上記の全光束測定装置で同様に測定することにより、そ
れぞれの受光器３の拡散板２を通過する光束に対する、
その受光器３の出力に対する補正係数を求めることがで
き、これにより、全光束をさらに正確に測定することが
できる。

【００２１】ここで、経線や緯線による分割数は上記実
施の形態に限らないことは言うまでもなく、この全光束
測定装置によれば、光源１の全光束に比例した量を検出
することができ、また、光束を測定する緯度、経度のピ
ッチを大きくした場合でも、測定しない空間すなわち受
光器の不感領域による測定誤差が生じない。また、使用
する受光器３において分光感度に規制がない場合に、測
定しようとする光源１の発光スペクトルが、あらゆる方
向に対して均一であれば、その測定値は、光源１の全光
束に比例する値が得られる。しかし、測定しようとする
光源１の発光スペクトルが、光源１から出る方向によっ
て異なる場合には、それぞれの方向の光を捕えるそれぞ
れの受光器３の分光感度によって出力が異なるため、こ
れらの受光器３の出力を積算しても全光束に比例した値
とならない。したがって、上記のように個々の受光器３
に対して、その方向の発光スペクトルに対する補正を行
う必要がある。

【００２２】これに対して、個々の受光器３について、
その分光感度が分光視感効率に近似させることにより、
受光するスペクトルに対する補正をする必要がなくな
り、これらの受光器から、各受光器に入射する光束に比
例した出力が得られ、容易に全光束を得ることができ
る。また、複数の受光器３として、それぞれの分光応答
度が波長に対して一定となるように補正を施すことによ
り、光源１からの放射束の総量を求めることができる。

【００２３】さらに、経線とこの経線と隣り合う経線と
で分割された面を複数の緯度で分割したそれぞれの分割
面部分に対して、複数の分割面部分を一対の拡散板と受
光器の組合せで測定するようにしてもよい。つまり、上
記実施の形態のように、経線とこの経線と隣り合う経線
とで分割された面を複数の緯度で分割したそれぞれの分
割面部分に対して、１つの分割面部分を１つの拡散板２
と受光器３との組合せで測定する場合には、緯度が高く
なると隣り合う経線間の間隔が狭くなって、受光面積が
が小さくなるが、上述のように、複数の分割面部分を一
対の拡散板と受光器の組合せで測定するように構成し
て、例えば、緯度０度付近では５度ピッチ（もしくは１
０度ピッチ）の経線で囲まれる面を受光面としたもの
を、緯度が高いところでは１０度ピッチ（もしくは２０
度ピッチ）に広げることにより、受光面の面積を確保で
きながら、測定点の削減ができて、演算処理数の低減な
ど、処理を簡素化できる利点がある。

【００２４】また、図１に示すように、球の半径Ｒは、
測定しようとする光源１の発光部分の最長寸法の２倍以
上とすることが望ましい。すなわち、球の半径Ｒが、測
定しようとする光源１の発光部分の最長寸法の２倍より
も小さければ、光源１からの光の受光面への入射角が、
その受光面放線に対して３０度を越えることがある。こ
れに対して、球の半径Ｒを、光源１の発光部分の最長寸
法の２倍以上とすることにより、光源１からの光の受光
面への入射角は、その受光面放線に対して３０度を越え
ることがなくなる。この発明にかかる受光器３は受光角
特性（斜め入射光特性）が余弦則を満たす必要があり、
そのために受光器３は、一般的に透過拡散板を用いてそ
の受光角特性を補正するが、その受光面放線に対し±３
０度以内が、比較的余弦則に近似させやすいため、それ
による測定誤差を低減させることができ、この結果、測
定精度を向上させることができる。

【００２５】また、受光器の変わりに、光学系を用いて
分光器に光を導く構造としてもよく、この構成によれ
ば、各受光面に入射する光のスペクトルを求めることが
できるため、必要に応じて、そのスペクトルに標準比視
感度関数との畳み込み積分により全光束が、また等色関
数との畳み込み積分により光色が得られるなど、効果関
数を変更することにより、様々な値を得ることができる
利点がある。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、拡散板と
受光器との組合せにて、経線とその隣の経線すなわち前
記拡散板の形状を決定した経線とで囲まれる分割面を埋
めるように複数配置したことで、複数の測光用の受光器
により、不感帯領域なく、球面上のすべての空間をカバ
ーしながら、光源からの全ての光束を過不足無く測定で
き、精密な光源の全光束測定が可能となり、光束を測定
する緯度、経度のピッチを大きくした場合でも、測定し
ない空間すなわち受光器の不感領域による測定誤差が生
じない。

【００２７】また、個々の受光器について、その分光感
度が分光視感効率に近似させることにより、受光するス
ペクトルに対する補正をする必要がなくなり、これらの
受光器から、各受光器に入射する光束に比例した出力が
得られ、容易に全光束を得ることができる。また、複数
の受光器として、それぞれの分光応答度が波長に対して
一定となるように補正を施すことにより、光源からの放
射束の総量を求めることができる。

【００２８】さらに、経線とこの経線と隣り合う経線と
で分割された面を複数の緯度で分割したそれぞれの分割
面部分に対して、複数の分割面部分を一対の拡散板と受
光器の組合せで測定するようにすることにより、受光面
の面積を確保しながら、測定点の削減ができる。また、
球の半径Ｒを、測定しようとする光源の発光部分の最長
寸法の２倍以上とすることにより、測定誤差を低減させ
ることができる。

【００２９】また、受光器の変わりに、光学系を用いて
分光器に光を導く構造とすると、各受光面に入射する光
のスペクトルを求めることができて、様々な値を得るこ
とができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）および（ｂ）は、本実施の形態にかかる
全光束測定装置の外観を示す正面図および側面図であ
る。

【図２】（ａ）および（ｂ）は、同全光束測定装置にお
ける受光器の正面図および側面断面図である。

【図３】同全光束測定装置における受光器の受光面の形
状を示す図である。

【図４】同全光束測定装置における鉛直角φの位置の受
光器の受光面形状を示す図である。

【図５】（ａ）および（ｂ）は、従来の配光測定装置の
部分正面図および部分側面図である。

【符号の説明】

１光源２拡散板３受光器４マスク６受光素子７遮光板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】全光束を測定しようとする光源を中心と
した半径Ｒの球を想定し、その球面を複数の経線で分割
し、その一つの経線と前記経線と隣り合う経線で分割さ
れた面を複数の緯度で分割したそれぞれの分割面空間の
位置に、前記分割面と同一形状の拡散板を配置するとと
もに、前記球の中心と前記拡散板の重心とを結び、さら
に球の外側に延長した直線上における前記拡散板を観測
する位置にそれぞれ受光器を配置することにより、前記
拡散板と受光器との組合せにて、前記経線とその隣の経
線すなわち前記拡散板の形状を決定した経線とで囲まれ
る分割面を埋めるように複数配置し、前記拡散板および
受光器に対して球の鉛直軸を中心として相対的に回転さ
せ、複数の経線のそれぞれの位置で、前記複数の受光器
のそれぞれの出力を求めて積算することにより前記光源
の全光束に比例した量を検出する全光束測定方法。
【請求項２】全光束を測定しようとする光源を中心と
した半径Ｒの球を想定し、その球面を複数の経線で分割
し、その一つの経線と前記経線と隣り合う経線で分割さ
れた面を複数の緯度で分割したそれぞれの分割面空間の
位置に、前記分割面と同一形状の拡散板を配置するとと
もに、前記球の中心と前記拡散板の重心とを結び、さら
に球の外側に延長した直線上における前記拡散板を観測
する位置にそれぞれ受光器を配置することにより、前記
拡散板と受光器との組合せにて、前記経線とその隣の経
線すなわち前記拡散板の形状を決定した経線とで囲まれ
る分割面を埋めるように複数配置し、前記光源を前記拡
散板および受光器に対して球の鉛直軸を中心として相対
的に回転自在に構成した全光束測定装置。
【請求項３】複数の受光器は、それぞれの分光応答度
を分光視感効率に近似させた請求項２に記載の全光束測
定装置。
【請求項４】複数の受光器は、それぞれの分光応答度
が波長に対して一定である請求項２に記載の全光束測定
装置。
【請求項５】経線とこの経線と隣り合う経線とで分割
された面を複数の緯度で分割したそれぞれの分割面部分
に対して、複数の分割面部分を一対の拡散板と受光器の
組合せで測定する請求項２〜４の何れかに記載の全光束
測定装置。
【請求項６】球の半径Ｒは測定しようとする光源の発
光部分の最長寸法の２倍以上である請求項２〜５の何れ
かに記載の全光束測定装置。
【請求項７】受光器の変わりに、光学系を用いて分光
器に光を導く構造とした請求項２〜６の何れかに記載の
全光束測定装置。