JPH03233338A - 積分球内壁面反射率測定方法 - Google Patents
積分球内壁面反射率測定方法Info
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- JPH03233338A JPH03233338A JP2223171A JP22317190A JPH03233338A JP H03233338 A JPH03233338 A JP H03233338A JP 2223171 A JP2223171 A JP 2223171A JP 22317190 A JP22317190 A JP 22317190A JP H03233338 A JPH03233338 A JP H03233338A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明(上 光放射測定の分野で広く使用されている積
分球の特性測定に関するものである。
分球の特性測定に関するものである。
従来の技術
積分球(よ 光源の全光束を測定する球形光束計として
、あるいは 分光放射計の入射光学系として、あるいは
分光光度計において材料の拡散反射率を測定するため
の光学系としてなど、光放射測定の分野で広く使用され
ていも これらの用途において、積分球の効率(入射光に対す瓜
受光窓からの出射光束の比)は装置の感度限界や分光
応答度を決める重要な特性であり、これは主に積分球の
内壁面に塗布された白色塗料の反射率によって決まも 積分球の内壁面を完全拡散面と仮定し その反射率をρ
(λ)とすると、積分球の効率T(λHL丁(λ)=k
・ρ(λ)/(1−ρ(λ))・・・・0(11)(k
は定数) で表されも すなわ板 積分球の効率を求めるために(
よ ρ(λ)の測定が必要となんこのρ(λ)を測定す
る従来の方法として(よ 内壁面に塗布したものと同じ
白色塗料を小さなサンプルに塗布して、それを分光光度
計で測定する方法 あるい(よ 大きな積分球に対して
(よ 百般型の分光反射率計を球内に持ち込んで壁面に
受光部を直接当てて測定する方法が知られていも また
T(λ)を直接束める方法としては 積分球の外で分光
分布を測定した光源を積分球内に点灯する力\あるいは
その光を積分球内に導き、積分球の受光窓からの出射光
の分光分布を測定し これと、積分球外での分光分布と
の比から求める方法が知られていも 発明が解決しようとする課題 上記の従来の方法において、まず、同じ白色塗料を塗布
したサンプルの分光反射率を測定する方法で(友 内壁
面が汚れた状態や塗料が経年変化した状態の積分球その
ものの特性を測定することができな鶏 積分球の内壁用の白色塗料に(よ 硫酸バリウムやハロ
ンなど、反射率が非常に高い(95%〜99%)材料が
使用されモ(6)式かられかるように ρ(λ)が1に
近付くほど、T(λ)の誤差が増幅されもたとえば 反
射率98%を1%の誤差で99%と測定すれば T(λ
)の値としては誤差が100倍になり、100%の誤差
(測定値が2倍になる)を生じてしまう。
、あるいは 分光放射計の入射光学系として、あるいは
分光光度計において材料の拡散反射率を測定するため
の光学系としてなど、光放射測定の分野で広く使用され
ていも これらの用途において、積分球の効率(入射光に対す瓜
受光窓からの出射光束の比)は装置の感度限界や分光
応答度を決める重要な特性であり、これは主に積分球の
内壁面に塗布された白色塗料の反射率によって決まも 積分球の内壁面を完全拡散面と仮定し その反射率をρ
(λ)とすると、積分球の効率T(λHL丁(λ)=k
・ρ(λ)/(1−ρ(λ))・・・・0(11)(k
は定数) で表されも すなわ板 積分球の効率を求めるために(
よ ρ(λ)の測定が必要となんこのρ(λ)を測定す
る従来の方法として(よ 内壁面に塗布したものと同じ
白色塗料を小さなサンプルに塗布して、それを分光光度
計で測定する方法 あるい(よ 大きな積分球に対して
(よ 百般型の分光反射率計を球内に持ち込んで壁面に
受光部を直接当てて測定する方法が知られていも また
T(λ)を直接束める方法としては 積分球の外で分光
分布を測定した光源を積分球内に点灯する力\あるいは
その光を積分球内に導き、積分球の受光窓からの出射光
の分光分布を測定し これと、積分球外での分光分布と
の比から求める方法が知られていも 発明が解決しようとする課題 上記の従来の方法において、まず、同じ白色塗料を塗布
したサンプルの分光反射率を測定する方法で(友 内壁
面が汚れた状態や塗料が経年変化した状態の積分球その
ものの特性を測定することができな鶏 積分球の内壁用の白色塗料に(よ 硫酸バリウムやハロ
ンなど、反射率が非常に高い(95%〜99%)材料が
使用されモ(6)式かられかるように ρ(λ)が1に
近付くほど、T(λ)の誤差が増幅されもたとえば 反
射率98%を1%の誤差で99%と測定すれば T(λ
)の値としては誤差が100倍になり、100%の誤差
(測定値が2倍になる)を生じてしまう。
一般に入手できる回船型の分光反射率計の測定確度は1
%以上であり、反射率の高い内壁面に対してはT(λ)
の誤差が非常に大きくなも さらペ一般の分光反射率計
で(よ 材料への入射/出射の条件が限られており、積
分球の内壁面の測定に必要な条件(拡散入射/拡散出射
)での測定ができない場合が多(t ま?Q 光源の分光分布を積分球の外と中で測定する
方法で(上 積分球の効率の分光的な相対値は測定でき
る力t 壁面の(分光)反射率を求めることはできな鶏
また この方法は分光測定器を積分球から着脱する機
構が必要であり、かつ入射条件を同じに保って測定する
必要があり、光量レベルも大きく異なるたべ 容易では
な(1このように 従来のいずれの方法を用いてに積分
球の内壁面の反射率を精度よく容易に測定する手段がな
かった 課題を解決するための手段 本発明は 積分球内壁面反射率測定方法に関し積分球の
中に光を吸収する物体を入れることを特徴とすも まな
光吸収物体と光源との間に遮光板を介在させることを
特徴とすム さらに 光源として反射形ランプを用いる
ことを特徴とすもまた 複数の光吸収物体を用いた場合
、その反射率や形状を等しくすることを特徴とするもの
であも 作用 積分球の内壁の面積Aと光吸収シートの面積Sとその反
射率ρ1を知ることにより、積分球内に光吸収シートを
入れた時と入れない時の比較測定を行なうことにより、
積分球の内壁面反射率ρまたはρ(λ)を求めることが
できも また 積分球の内壁の面積Aや2枚の光吸収シートの面
積を知る必要な((3+=32とした場合)2枚の光吸
収シートを順次 積分球内に入れ光吸収シートを入れな
い場合との比較測定を行なうことにより、積分球の内壁
面め反射率ρまたはρ(λ)を求めることができも また 積分球の内壁の面積Aや2枚の光吸収シートの反
射率ρ1およびρ之を知る必要なく (ρ1=ρ2とし
た場合)、面積の比のみが判っている2枚の光吸収シー
トを順次 積分球内に入札 光吸収シートを入れない場
合との比較測定を行なうことにより、積分球の内壁面の
反射率ρまたはρ(λ)を求めることができも 実施例 本発明の実施例について、数式と図面を用いて説明すも 第1図(上 本発明の第1の実施例である積分球内壁面
反射率測定方法を説明したものであも 第1図において
、 lは積分域 2は受光像 3は光淑 4および6は
遮光[5は光吸収シートであa 第1図において、積分
球1の内壁面の面積をA[m’]、 光吸収シート5の
面積jjs[m”]、 光吸収シート5の反射率をρ1
とすも 光源3は点光源とすも 遮光板4は光源3から
の直射光が受光器2に当たらないような位置に置かれて
いも 遮光板6(よ 光吸収シート6を置く壁面の位置
に直射光が当たらないようにする位置に置かれていも
受光器2(よ 積分球1の内壁面上の照度に比例した信
号を出力するものとすも また 以下の解析では 積分
球1の内壁面の反射特性は完全拡散であり、積分球l内
の光の相互反射における遮光板4の影響は無視できるも
のとすも 光吸収物体を積分球の中に入れた場合C瓜 入れない
場合に比べて、積分球内壁面のみかけの平均反射率が低
下し 積分球の効率T(λ)が(11)式にしたがって
大きく低下すも 内壁面の面積がAなる積分球の内壁面
上に 面積がSであり反射率がρ1(λ)なる光吸収シ
ートを置いた場合、内壁面のみかけの平均反射率ρ′(
λ)は 内壁面の真の反射率をρ(λ)とすると、 ρ°(λ〉−ρ(λ)0(i(s /A )(1−ρ1
(λ)/ρ(λ)))・・・・0(12) とな氏 また ρ1(λ)、sをρI(λ)〈<ρ(λ
)、S<<Aを満たすように選ぶことにより(12)式
1よρ′(λ)−ρ(λ)0(1(s /A )(1−
ρI(λ〉))・・・・0(13) で近似することができも 積分球の効率T(λ)は(1
2)、(13)式のρ′(λ)を(11)式のρ(λ)
に代入することにより求められも まず、光吸収シート5を積分球1内から除去した状態で
光源3を点灯した場合の受光器2の出カニーζ戴 (1
1)式の関係を用いて、I@=にρ/(1−ρ)
・・・・・0(14)で表わされも ここF、
kは定数 ρは未知数であり積分球の内壁面の反射率
であも 次に 光吸収シート5を、第1図に示すように積分球l
の内壁面上に置いた場念 積分球下方には直射光が当た
らなl、1シたがって、受光器2の出力11は(11)
、(12)式か気 (kは定数〉・・・・0(15) で表わされ& (14) & (15)式において
、 S、A、 ρ1が既知であるの玄 連立方程式とし
て未知数ρとkを解くことができも すなわ板(14)
!(15ン式かム ただL a = I +/ ■a c = s / A Aは前記積分球の球内壁の面積 が得られも この関係により、光吸収シート1枚を用い
て、積分球1の内壁面の反射率を測定することができも 第2図G& 本発明第2の実施例を示すものであも
第2図において、 1は積分域 2は受光像3は光猷
4は遮光板 5は光吸収シートであも第2図において、
積分球1の内壁面の面積をA[が上 光吸収シート5の
面積をs[m”l 光吸収シート5の反射率をρ1とす
も 光源3は点光源とすも 遮光板4は光源3からの直
射光が受光器2に当たらないような位置に置かれていも
受光器2(上 積分球Iの内壁面上の照度に比例した
信号を出力するものとすム また 以下の解析で(よ
積分球lの内壁面の反射特性は完全拡散であり、積分球
1内の光の相互反射における遮光板4の影響は無視でき
るものとすも 第2図において、積分球内壁面反射率ρ(上 第1の実
施例と同様にして、(11)、(13)式から近似的に −a−b ρ= ・・・・
(2〉(1−a)(1−b) ただし a = I I/ I・ b=(1−ρ1)s/Δ Aは前記積分球の球内壁の面積 が得られ この関係により、第1の実施例と同様にして
、光吸収シート1枚を用いて、積分球lの内壁面の反射
率を測定することができも本発明の第2の実施例(よ
第1の実施例に比べて、少ない構成で実施することがで
き、積分球内の遮光板が減ること玄 容易に実施でき、
かつ測定精度を向上させることができも 第3図(友 本発明の第3の実施例を示すものであも
第3図において、 1は積分域 2は受光器4は遮光板
5は光吸収シート、 7は反射形ランプであも 第3
図の構成(友 第1図における遮光板6を除去し 光源
3を反射形ランプ7に置き換えたものであも 反射形ラ
ンプ7(よ 光吸収シート5を置く積分球lの壁面の位
置に光を放射しないものであり、反射形ランプ7を用い
ることにより、第1図における光11!3と遮光板6と
の組合せの効果と同等の効果を得ることができ、本発明
の第1の実施例と同様の手順で、(1)式により、積分
球内壁面反射率を測定することができも本発明の第3の
実施例は 第1の実施例に比べて、少ない構成で実施す
ることができ、積分球内の遮光板が減ることΔ 容易に
実施でき、か1測定端度を向上させることができも 第4図(友 本発明の第4の実施例である積分球内壁面
反射率測定方法を説明したものであも 第4図において
、 1は積分[2は受光像 4は遮光板 7は反射形ラ
ンプ、 8および9は光吸収シートであム 第4図にお
いて、積分球lの内壁面の面積をA[が1 光吸収シー
ト8の面積を431[10’1 反射率をρ1、光吸収
シート9の面積を82[が1反射率をρtとすも 遮光
板4は反射形ランプ7からの直射光が受光器2に当たら
ないような位置に置かれていも 受光器2(よ1積分球
1の内壁面上の照度に比例した信号を出力するものとす
ム反射形ランプ7ば 光吸収シート5を置く積分球1の
壁面の位置に光を放射しないものであム また 以下の
解析では 積分球1の内壁面の反射特性は完全拡散であ
り、積分球l内の光の相互反射における遮光板4の影響
は無視できるものとす氏ま衣 光吸収シート8および9
を積分球l内から除去した状態で反射形ランプ7を点灯
した場合の受光器2の出カニ0(よ 第1の実施例と同
a (14)式で表わされも 次に 光吸収シート8を、積分球1の内壁面上(第2図
の点線で示す)に置いた場合、受光器2の出力I+iよ
(15)式と同様に 1−ρ(1−(s+/A)) −ρ1(s+/A)(k
は定数)・・・・0(16) 表わされも 次に 光吸収シート8を取り去り、同じ位置に光吸収シ
ート9を置いた場合、受光器2の出カニ2(よ (15
)式と同様阪 1−p(L−(st/A)) −9g(sa/A)(k
は定数)・・・・0(17) で表わされ4 (14)、(16)、(17)式から
なる連立方程式をρに対して解くことにより、積分球内
壁面反射率ρば ただL a+=I+/Is ag=Ia/I・ となム この関係式か板 2枚の光吸収シート8および
9を用いて、積分球1の内壁面の反射率ρを測定するこ
とができも この実施例において(よ積分球の内壁面の
面積Aを知る必要がなく、 2種類の光吸収シートの個
々の面積および反射率を知るのみで、積分球内壁面反射
率を測定できるたべ精度の高い測定が可能となん 本発明第5の実施例として、図4の反射形ランプ7を点
光源に代えた場合が考えられも この場合、第4の実施
例と同様にして、(11)、(13)式か板(1−a+
H1−at)(1)I−1)2)ただj、、 a +
= I + / I *a 2= I s/ I・ b+=s1(1−ρ1) be=se(1−ρ2) (b+≠bi) なる式が導かれ 第4の実施例と同様の手順で、(4)
式から積分球の内壁面の反射率を測定することができも 本発明の第6の実施例として、第4の実施例(第4図)
における2枚の光吸収シート8および9の面積を等しく
すれハ(3)式より、 31=32とおくことにより、 a I−a 2 が導かれモ(5)式により、 2枚の光吸収シートの面
積を知る必要なく、積分球内壁面反射率ρを求めること
ができるので、さらに精度の高い測定をすることができ
も 本発明の第7の実施例として、第4図における反射型ラ
ンプ7を点光源に代え 2枚の光吸収シート8および9
を同じ材料で製作する場合を考えも このとき、 2枚
の光吸収シート8および9(よその反射率が等しいとみ
なすことができも したがって、(4)式により、 ρ
1=ρ2とおくことにより、ただL d=sa/s+ が導かれモ(6)式より、 2種類の光吸収シートの反
射率をそれぞれ求める必要がなく、積分球内壁面反射率
ρを求めることができも 本発明の第8の実施例として、材料および面積がそれぞ
れ等しい単位シートを作成し 第7の実施例における光
吸収シート8を単位シート1次光吸収シート9を単位シ
ート2枚で構成すれば光吸収シートを作成する際に面積
を知る必要がなく、また光吸収シート8および9に用い
た単位シートの枚数の比が光吸収シート8および9の面
積比になるので便利であも 一般に 積分球の内壁面の反射率には波長選択性があん
上記の第1〜第8の実施例で述べられている反射率ρ
、ρ1、ρ2(ヨ 内壁面の分光反射率を、光源の分
光分布の関数と受光器の分光応答度の関数との積の関数
で電価積分した値を意味す氏 たとえば 受光器の分光
応答度がV(λ)関数(標準比視感度)と等しければ
ρ、ρ1、ρ2は光源に対する視感反射率として表わさ
れも 受光器がl波長のみ選択的に応答するものであれ
ばその波長をλとすると、分光反射率ρ(λ)を測定す
ることになん この場念 ρ1、ρ!L それぞれ ρ
1(λ)、ρ2(λ)で求めておくことになんこのよう
にして、受光器を分光測定器におきかえ各波長毎に実施
例1〜実施例8の測定を行なうことにより、積分球内壁
面の分光反射率ρ(λ)を測定することができも 第5図(友 本発明の第9の実施例である積分球内壁面
反射率測定方法を示したものであも 第5図において、
lは積分凍 4は遮光K 7は反射形ランプ、 8お
よび9は光吸収シート、 10は分光測定器であも 反
射形ランプ7(友 光吸収シート5を置く積分球lの壁
面の位置に光を放射しないものである。光吸収シート8
および9の面積は等しいものとすも また 以下の解析
で(よ 積分球1の内壁面の反射特性は完全拡散であり
、積分球l内の光の相互反射における遮光板4の影響は
無視できるものとす′;6o 第6の実施例と同様に
光吸収シート8および9を積分球1内から取り出した状
態で各波長の分光測定器lOの出力II(λ)をまず測
定し 次に 光吸収シート8を積分球l内に置いた場合
の分光測定器10の出力I1(λ)を測定し 次に 光
吸収シート8を取り除いて、光吸収シート9を積分球l
内に置いた場合の分光測定器10の出力Is(λ)を測
定すると、(5)式におけるaI 、 a 2 + ρ
’ +ρ2を、 aI(λ)、 a 2(λ)、ρ1(
λ)、ρ2(λ)におきかえて、 ・・・・0(9) なる関係式により、積分球内壁面の分光反射率ρ(λ)
を求めることができも 本発明の第10の実施例として、第9の実施例(第5図
)における反射形ランプ7を点光源に代え 光吸収シー
ト8および9を同じ材料で製作した場合が考えられも
第7または8の実施例において、(6)式におけるa
l、 a 2.ρ1.ρ2を、 aI(λ)、as(λ
)、ρI(λ)、ρ2(λ)におきかえて、・・・・・
(10) ただL d = sa/s+a1(λ)=I
1(λ)/Is(λ) a之(λ)=I*(λ)/I0(λ) なる関係が得られも この関係式を用いることにより、
第9の実施例と同様の手順にて、光吸収シート8および
9の分光反射率ρ1(λ)、ρ2(λ)を知る必要なく
、それらの面積の比dだけを求めておけば 上記の比較
測定により積分球内壁面の分光反射率ρ(λ)を求める
ことができも発明の効果 以上のように 本発明による積分球内壁面反射率測定方
法(よ 積分球の効率の変化を測定して、内壁面の反射
率を逆算する方法であるた数 積分球が機能しているの
と同じ光学的条件(拡散入射/拡散反射)での反射率の
測定ができるた碌 原理的にきわめて確度が高t、% また 積分球の内壁面の反射率を容易に測定することが
可能になム さらに 通常に積分球を使用する状態で、
面積(相異なる)の知れた2枚の光吸収シート(反射率
は同じ)を用いることにより、その光吸収シートの反射
率や積分球の内壁の面積を知る必要なく、積分球の内壁
面の反射率を容易に測定することが可能になa また
積分球に分光測定器を接続することにより、積分球の内
壁面の分光反射率をより容易に測定することが可能にな
ん 換言すれば 本発明は 容易にかつ高確度で積分球内壁
面反射率を測定する方法を実現するものであり、積分球
の(分光的)効率の校正負 内壁面の白色塗料のよごれ
や経年変化の実測など、積分球の特性評価に広く応用で
きる技術を提供するものであり、その実用性はきわめて
高(t
%以上であり、反射率の高い内壁面に対してはT(λ)
の誤差が非常に大きくなも さらペ一般の分光反射率計
で(よ 材料への入射/出射の条件が限られており、積
分球の内壁面の測定に必要な条件(拡散入射/拡散出射
)での測定ができない場合が多(t ま?Q 光源の分光分布を積分球の外と中で測定する
方法で(上 積分球の効率の分光的な相対値は測定でき
る力t 壁面の(分光)反射率を求めることはできな鶏
また この方法は分光測定器を積分球から着脱する機
構が必要であり、かつ入射条件を同じに保って測定する
必要があり、光量レベルも大きく異なるたべ 容易では
な(1このように 従来のいずれの方法を用いてに積分
球の内壁面の反射率を精度よく容易に測定する手段がな
かった 課題を解決するための手段 本発明は 積分球内壁面反射率測定方法に関し積分球の
中に光を吸収する物体を入れることを特徴とすも まな
光吸収物体と光源との間に遮光板を介在させることを
特徴とすム さらに 光源として反射形ランプを用いる
ことを特徴とすもまた 複数の光吸収物体を用いた場合
、その反射率や形状を等しくすることを特徴とするもの
であも 作用 積分球の内壁の面積Aと光吸収シートの面積Sとその反
射率ρ1を知ることにより、積分球内に光吸収シートを
入れた時と入れない時の比較測定を行なうことにより、
積分球の内壁面反射率ρまたはρ(λ)を求めることが
できも また 積分球の内壁の面積Aや2枚の光吸収シートの面
積を知る必要な((3+=32とした場合)2枚の光吸
収シートを順次 積分球内に入れ光吸収シートを入れな
い場合との比較測定を行なうことにより、積分球の内壁
面め反射率ρまたはρ(λ)を求めることができも また 積分球の内壁の面積Aや2枚の光吸収シートの反
射率ρ1およびρ之を知る必要なく (ρ1=ρ2とし
た場合)、面積の比のみが判っている2枚の光吸収シー
トを順次 積分球内に入札 光吸収シートを入れない場
合との比較測定を行なうことにより、積分球の内壁面の
反射率ρまたはρ(λ)を求めることができも 実施例 本発明の実施例について、数式と図面を用いて説明すも 第1図(上 本発明の第1の実施例である積分球内壁面
反射率測定方法を説明したものであも 第1図において
、 lは積分域 2は受光像 3は光淑 4および6は
遮光[5は光吸収シートであa 第1図において、積分
球1の内壁面の面積をA[m’]、 光吸収シート5の
面積jjs[m”]、 光吸収シート5の反射率をρ1
とすも 光源3は点光源とすも 遮光板4は光源3から
の直射光が受光器2に当たらないような位置に置かれて
いも 遮光板6(よ 光吸収シート6を置く壁面の位置
に直射光が当たらないようにする位置に置かれていも
受光器2(よ 積分球1の内壁面上の照度に比例した信
号を出力するものとすも また 以下の解析では 積分
球1の内壁面の反射特性は完全拡散であり、積分球l内
の光の相互反射における遮光板4の影響は無視できるも
のとすも 光吸収物体を積分球の中に入れた場合C瓜 入れない
場合に比べて、積分球内壁面のみかけの平均反射率が低
下し 積分球の効率T(λ)が(11)式にしたがって
大きく低下すも 内壁面の面積がAなる積分球の内壁面
上に 面積がSであり反射率がρ1(λ)なる光吸収シ
ートを置いた場合、内壁面のみかけの平均反射率ρ′(
λ)は 内壁面の真の反射率をρ(λ)とすると、 ρ°(λ〉−ρ(λ)0(i(s /A )(1−ρ1
(λ)/ρ(λ)))・・・・0(12) とな氏 また ρ1(λ)、sをρI(λ)〈<ρ(λ
)、S<<Aを満たすように選ぶことにより(12)式
1よρ′(λ)−ρ(λ)0(1(s /A )(1−
ρI(λ〉))・・・・0(13) で近似することができも 積分球の効率T(λ)は(1
2)、(13)式のρ′(λ)を(11)式のρ(λ)
に代入することにより求められも まず、光吸収シート5を積分球1内から除去した状態で
光源3を点灯した場合の受光器2の出カニーζ戴 (1
1)式の関係を用いて、I@=にρ/(1−ρ)
・・・・・0(14)で表わされも ここF、
kは定数 ρは未知数であり積分球の内壁面の反射率
であも 次に 光吸収シート5を、第1図に示すように積分球l
の内壁面上に置いた場念 積分球下方には直射光が当た
らなl、1シたがって、受光器2の出力11は(11)
、(12)式か気 (kは定数〉・・・・0(15) で表わされ& (14) & (15)式において
、 S、A、 ρ1が既知であるの玄 連立方程式とし
て未知数ρとkを解くことができも すなわ板(14)
!(15ン式かム ただL a = I +/ ■a c = s / A Aは前記積分球の球内壁の面積 が得られも この関係により、光吸収シート1枚を用い
て、積分球1の内壁面の反射率を測定することができも 第2図G& 本発明第2の実施例を示すものであも
第2図において、 1は積分域 2は受光像3は光猷
4は遮光板 5は光吸収シートであも第2図において、
積分球1の内壁面の面積をA[が上 光吸収シート5の
面積をs[m”l 光吸収シート5の反射率をρ1とす
も 光源3は点光源とすも 遮光板4は光源3からの直
射光が受光器2に当たらないような位置に置かれていも
受光器2(上 積分球Iの内壁面上の照度に比例した
信号を出力するものとすム また 以下の解析で(よ
積分球lの内壁面の反射特性は完全拡散であり、積分球
1内の光の相互反射における遮光板4の影響は無視でき
るものとすも 第2図において、積分球内壁面反射率ρ(上 第1の実
施例と同様にして、(11)、(13)式から近似的に −a−b ρ= ・・・・
(2〉(1−a)(1−b) ただし a = I I/ I・ b=(1−ρ1)s/Δ Aは前記積分球の球内壁の面積 が得られ この関係により、第1の実施例と同様にして
、光吸収シート1枚を用いて、積分球lの内壁面の反射
率を測定することができも本発明の第2の実施例(よ
第1の実施例に比べて、少ない構成で実施することがで
き、積分球内の遮光板が減ること玄 容易に実施でき、
かつ測定精度を向上させることができも 第3図(友 本発明の第3の実施例を示すものであも
第3図において、 1は積分域 2は受光器4は遮光板
5は光吸収シート、 7は反射形ランプであも 第3
図の構成(友 第1図における遮光板6を除去し 光源
3を反射形ランプ7に置き換えたものであも 反射形ラ
ンプ7(よ 光吸収シート5を置く積分球lの壁面の位
置に光を放射しないものであり、反射形ランプ7を用い
ることにより、第1図における光11!3と遮光板6と
の組合せの効果と同等の効果を得ることができ、本発明
の第1の実施例と同様の手順で、(1)式により、積分
球内壁面反射率を測定することができも本発明の第3の
実施例は 第1の実施例に比べて、少ない構成で実施す
ることができ、積分球内の遮光板が減ることΔ 容易に
実施でき、か1測定端度を向上させることができも 第4図(友 本発明の第4の実施例である積分球内壁面
反射率測定方法を説明したものであも 第4図において
、 1は積分[2は受光像 4は遮光板 7は反射形ラ
ンプ、 8および9は光吸収シートであム 第4図にお
いて、積分球lの内壁面の面積をA[が1 光吸収シー
ト8の面積を431[10’1 反射率をρ1、光吸収
シート9の面積を82[が1反射率をρtとすも 遮光
板4は反射形ランプ7からの直射光が受光器2に当たら
ないような位置に置かれていも 受光器2(よ1積分球
1の内壁面上の照度に比例した信号を出力するものとす
ム反射形ランプ7ば 光吸収シート5を置く積分球1の
壁面の位置に光を放射しないものであム また 以下の
解析では 積分球1の内壁面の反射特性は完全拡散であ
り、積分球l内の光の相互反射における遮光板4の影響
は無視できるものとす氏ま衣 光吸収シート8および9
を積分球l内から除去した状態で反射形ランプ7を点灯
した場合の受光器2の出カニ0(よ 第1の実施例と同
a (14)式で表わされも 次に 光吸収シート8を、積分球1の内壁面上(第2図
の点線で示す)に置いた場合、受光器2の出力I+iよ
(15)式と同様に 1−ρ(1−(s+/A)) −ρ1(s+/A)(k
は定数)・・・・0(16) 表わされも 次に 光吸収シート8を取り去り、同じ位置に光吸収シ
ート9を置いた場合、受光器2の出カニ2(よ (15
)式と同様阪 1−p(L−(st/A)) −9g(sa/A)(k
は定数)・・・・0(17) で表わされ4 (14)、(16)、(17)式から
なる連立方程式をρに対して解くことにより、積分球内
壁面反射率ρば ただL a+=I+/Is ag=Ia/I・ となム この関係式か板 2枚の光吸収シート8および
9を用いて、積分球1の内壁面の反射率ρを測定するこ
とができも この実施例において(よ積分球の内壁面の
面積Aを知る必要がなく、 2種類の光吸収シートの個
々の面積および反射率を知るのみで、積分球内壁面反射
率を測定できるたべ精度の高い測定が可能となん 本発明第5の実施例として、図4の反射形ランプ7を点
光源に代えた場合が考えられも この場合、第4の実施
例と同様にして、(11)、(13)式か板(1−a+
H1−at)(1)I−1)2)ただj、、 a +
= I + / I *a 2= I s/ I・ b+=s1(1−ρ1) be=se(1−ρ2) (b+≠bi) なる式が導かれ 第4の実施例と同様の手順で、(4)
式から積分球の内壁面の反射率を測定することができも 本発明の第6の実施例として、第4の実施例(第4図)
における2枚の光吸収シート8および9の面積を等しく
すれハ(3)式より、 31=32とおくことにより、 a I−a 2 が導かれモ(5)式により、 2枚の光吸収シートの面
積を知る必要なく、積分球内壁面反射率ρを求めること
ができるので、さらに精度の高い測定をすることができ
も 本発明の第7の実施例として、第4図における反射型ラ
ンプ7を点光源に代え 2枚の光吸収シート8および9
を同じ材料で製作する場合を考えも このとき、 2枚
の光吸収シート8および9(よその反射率が等しいとみ
なすことができも したがって、(4)式により、 ρ
1=ρ2とおくことにより、ただL d=sa/s+ が導かれモ(6)式より、 2種類の光吸収シートの反
射率をそれぞれ求める必要がなく、積分球内壁面反射率
ρを求めることができも 本発明の第8の実施例として、材料および面積がそれぞ
れ等しい単位シートを作成し 第7の実施例における光
吸収シート8を単位シート1次光吸収シート9を単位シ
ート2枚で構成すれば光吸収シートを作成する際に面積
を知る必要がなく、また光吸収シート8および9に用い
た単位シートの枚数の比が光吸収シート8および9の面
積比になるので便利であも 一般に 積分球の内壁面の反射率には波長選択性があん
上記の第1〜第8の実施例で述べられている反射率ρ
、ρ1、ρ2(ヨ 内壁面の分光反射率を、光源の分
光分布の関数と受光器の分光応答度の関数との積の関数
で電価積分した値を意味す氏 たとえば 受光器の分光
応答度がV(λ)関数(標準比視感度)と等しければ
ρ、ρ1、ρ2は光源に対する視感反射率として表わさ
れも 受光器がl波長のみ選択的に応答するものであれ
ばその波長をλとすると、分光反射率ρ(λ)を測定す
ることになん この場念 ρ1、ρ!L それぞれ ρ
1(λ)、ρ2(λ)で求めておくことになんこのよう
にして、受光器を分光測定器におきかえ各波長毎に実施
例1〜実施例8の測定を行なうことにより、積分球内壁
面の分光反射率ρ(λ)を測定することができも 第5図(友 本発明の第9の実施例である積分球内壁面
反射率測定方法を示したものであも 第5図において、
lは積分凍 4は遮光K 7は反射形ランプ、 8お
よび9は光吸収シート、 10は分光測定器であも 反
射形ランプ7(友 光吸収シート5を置く積分球lの壁
面の位置に光を放射しないものである。光吸収シート8
および9の面積は等しいものとすも また 以下の解析
で(よ 積分球1の内壁面の反射特性は完全拡散であり
、積分球l内の光の相互反射における遮光板4の影響は
無視できるものとす′;6o 第6の実施例と同様に
光吸収シート8および9を積分球1内から取り出した状
態で各波長の分光測定器lOの出力II(λ)をまず測
定し 次に 光吸収シート8を積分球l内に置いた場合
の分光測定器10の出力I1(λ)を測定し 次に 光
吸収シート8を取り除いて、光吸収シート9を積分球l
内に置いた場合の分光測定器10の出力Is(λ)を測
定すると、(5)式におけるaI 、 a 2 + ρ
’ +ρ2を、 aI(λ)、 a 2(λ)、ρ1(
λ)、ρ2(λ)におきかえて、 ・・・・0(9) なる関係式により、積分球内壁面の分光反射率ρ(λ)
を求めることができも 本発明の第10の実施例として、第9の実施例(第5図
)における反射形ランプ7を点光源に代え 光吸収シー
ト8および9を同じ材料で製作した場合が考えられも
第7または8の実施例において、(6)式におけるa
l、 a 2.ρ1.ρ2を、 aI(λ)、as(λ
)、ρI(λ)、ρ2(λ)におきかえて、・・・・・
(10) ただL d = sa/s+a1(λ)=I
1(λ)/Is(λ) a之(λ)=I*(λ)/I0(λ) なる関係が得られも この関係式を用いることにより、
第9の実施例と同様の手順にて、光吸収シート8および
9の分光反射率ρ1(λ)、ρ2(λ)を知る必要なく
、それらの面積の比dだけを求めておけば 上記の比較
測定により積分球内壁面の分光反射率ρ(λ)を求める
ことができも発明の効果 以上のように 本発明による積分球内壁面反射率測定方
法(よ 積分球の効率の変化を測定して、内壁面の反射
率を逆算する方法であるた数 積分球が機能しているの
と同じ光学的条件(拡散入射/拡散反射)での反射率の
測定ができるた碌 原理的にきわめて確度が高t、% また 積分球の内壁面の反射率を容易に測定することが
可能になム さらに 通常に積分球を使用する状態で、
面積(相異なる)の知れた2枚の光吸収シート(反射率
は同じ)を用いることにより、その光吸収シートの反射
率や積分球の内壁の面積を知る必要なく、積分球の内壁
面の反射率を容易に測定することが可能になa また
積分球に分光測定器を接続することにより、積分球の内
壁面の分光反射率をより容易に測定することが可能にな
ん 換言すれば 本発明は 容易にかつ高確度で積分球内壁
面反射率を測定する方法を実現するものであり、積分球
の(分光的)効率の校正負 内壁面の白色塗料のよごれ
や経年変化の実測など、積分球の特性評価に広く応用で
きる技術を提供するものであり、その実用性はきわめて
高(t
第1図から第5図は本発明の異なる実施例における積分
球内壁面反射率測定方法の説明図であも1・・積分[2
・・受光a 3・・光[4、6・・遮光板、 5、8、
9・・光吸収シート、 7・・反射形ランプ、 lO・
・分光測定器 代理人の氏名 弁理士小Nlx;’4 wfi ほか
2名第 図 笛
球内壁面反射率測定方法の説明図であも1・・積分[2
・・受光a 3・・光[4、6・・遮光板、 5、8、
9・・光吸収シート、 7・・反射形ランプ、 lO・
・分光測定器 代理人の氏名 弁理士小Nlx;’4 wfi ほか
2名第 図 笛
Claims (12)
- (1)内壁面の一部に受光器を有し、光源の特定方向の
放射光を遮蔽する遮光板を有することを特徴とする積分
球において、一定の光束をもつ光源を前記積分球内に点
灯した時の前記受光器からの出力をI_0、面積がsで
反射率がρ_1なる光吸収シートを前記遮光板によって
前記光源の放射光が遮蔽される前記積分球の壁面上に置
いて前記光源を点灯した場合の前記受光器出力をI_1
としたとき、 ρ={1−a(1−c・ρ_1)}/{1−a(1−c
)}・・・(1) ただし、a=I_1/I_0 c=s/A Aは前記積分球の球内壁の面積なる関係により、前記積
分球の壁面の反射率ρを求めることを特徴とする積分球
内壁面反射率測定方法。 - (2)内壁面の一部に受光器を有する積分球において、
一定の光束をもつ光源を前記積分球内に点灯した時の前
記受光器からの出力をI_0、面積がsで反射率がρ_
1なる光吸収シートを前記積分球の壁面上に置いて前記
光源を点灯した場合の前記受光器出力をI_1としたと
き、 ρ={1−a−b}/{(1−a)(1−b)}・・・
(2) ただし、a=I_1/I_0 b=(1−ρ_1)s/A Aは前記積分球の球内壁の面積なる関係により、前記積
分球の壁面の反射率ρを求めることを特徴とする積分球
内壁面反射率測定方法。 - (3)請求項1に記載の積分球内壁面反射率測定方法に
おいて、光源と、遮光板を用いる代わりに特定方向に光
を放射しない反射形ランプを用いることを特徴とする積
分球内壁面反射率測定方法。 - (4)請求項1または3に記載の積分球内壁面反射率測
定方法において、面積s_1、反射率ρ_1なる光吸収
シートAおよび面積s_2、反射率ρ_2なる光吸収シ
ートBを置いた場合の受光器出力をそれぞれI_1、I
_2としたとき、 ρ={s_1(1−ρ_1・a_2)−s_2(1−ρ
_2・a_1)}/{s_1(1−a_2)−s_2(
1−a_1)}・・・(3) ただし、a_1=I_1/I_0 a_2=I_2/I_0 なる関係により、積分球内壁面の反射率ρを求めること
を特徴とする積分球内壁面反射率測定方法。 - (5)請求項2に記載の積分球内壁面反射率測定方法に
おいて、面積がs_1、反射率ρ_1なる光吸収シート
Aおよび面積s_2、反射率ρ_2なる光吸収シートB
を置いた場合の受光器出力をそれぞれI_1、I_2と
したとき、 ρ={b_1(a_2−1)−b_2(a_1−1)}
/{(1−a_1)(1−a_2)(b_1−b_2)
}・・・(4) ただし、a_1=I_1/I_0 a_2=I_2/I_0 b_1=s_1(1−ρ_1) b_2=s_2(1−ρ_2) (b_1≠b_2) なる関係により、積分球壁面反射率ρを求めることを特
徴とする積分球内壁面反射率測定方法。 - (6)請求項4に記載の積分球内壁面反射率測定方法に
おいて、光吸収シートAおよび光吸収シートBの面積を
、s_1=s_2のように選ぶことにより、ρ={ρ_
2・a_1−ρ_1・a_2}/{a_1−a_2)}
・・・(5) なる関係により、積分球の壁面の反射率ρを求めること
を特徴とする積分球内壁面反射率測定方法。 - (7)請求項5に記載の積分球内壁面反射率測定方法に
おいて、光吸収シートAおよび光吸収シートBの反射率
を、ρ_1=ρ_2のように選ぶことにより、ρ={a
_2−1−d(a_1−1)}/{(1−a_1)(1
−a_2)(1−d)}・・・(6)ただし、d=s_
2/s_1 なる関係により、積分球壁面反射率ρを求めることを特
徴とする積分球内壁面反射率測定方法。 - (8)請求項4または5に記載の積分球内壁面反射率測
定方法において、面積の等しい光吸収シートを単数もし
くは複数用いて、光吸収シートAおよびBを構成するこ
とを特徴とした積分球内壁面反射率測定方法。 - (9)請求項1または3に記載の積分球内壁面反射率測
定方法において、受光器を分光測定器に置き換え、I_
0、I_1を各波長において測定した値をI_0(λ)
、I_1(λ)とするとき、 ρ={1−a(λ)(1−c・ρ_1(λ))}/{1
−a(λ)(1−c)}・・・(7) ただし、a(λ)=I_1(λ)/I_0(λ)c=s
/A Aは前記積分球の球内壁の面積 ρ_1(λ)は光吸収シートの分光反射率 なる関係により、積分球内壁面の分光反射率ρ(λ)を
求めることを特長とする積分球内壁面反射率測定方法。 - (10)請求項2に記載の積分球内壁面反射率測定方法
において、受光器を分光測定器に置き換え、I_0、I
_1を各波長において測定した値をI_0(λ)、I_
1(λ)と表わし、 ρ={1−a(λ)−b(λ)}/{(1−a(λ))
(1−b(λ))}・・・(8)ただし、a(λ)=I
_1(λ)/I_0(λ)b(λ)=(1−ρ_1(λ
))s/AAは前記積分球の球内壁の面積 ρ_1(λ)は光吸収シートの分光反射率 なる関係により、前記積分球の壁面の分光反射率ρ(λ
)を求めることを特徴とする積分球内壁面反射率測定方
法。 - (11)請求項6に記載の積分球内壁面反射率測定方法
において、受光器を分光器に置き換え、I_0、I_1
、I_2を各波長において測定した値をI_0(λ)、
I_1(λ)、I_2(λ)とするとき、 ρ={ρ_2(λ)・a_1(λ)−ρ_1(λ)・a
_2(λ)}/{a_1(λ)−a_2(λ)}・・・
(9)なる関係により、前記積分球の壁面の分光反射率
ρ(λ)を求めることを特徴とする積分球内壁面反射率
測定方法。 - (12)請求項7または8に記載の積分球内壁面反射率
測定方法において、受光器を分光器に置き換えI_0、
I_1、I_2を各波長において測定した値をI_0(
λ)、I_1(λ)、I_2(λ)とするとき、ρ={
a_2(λ)−1−d(a_1(λ)−1)}/{(1
−a_1(λ))(1−a_2(λ))(1−d)}・
・・(10)ただし、d=s_2/S_1 a_1(λ)=I_1(λ)/I_0(λ)a_2(λ
)=I_2(λ)/I_0(λ)なる関係により前記積
分球の壁面の分光反射率ρ(λ)を求めることを特徴と
する積分球内壁面反射率測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22317190A JPH0797065B2 (ja) | 1989-12-28 | 1990-08-23 | 積分球内壁面反射率測定方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34264989 | 1989-12-28 | ||
| JP1-342649 | 1989-12-28 | ||
| JP22317190A JPH0797065B2 (ja) | 1989-12-28 | 1990-08-23 | 積分球内壁面反射率測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03233338A true JPH03233338A (ja) | 1991-10-17 |
| JPH0797065B2 JPH0797065B2 (ja) | 1995-10-18 |
Family
ID=26525312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22317190A Expired - Lifetime JPH0797065B2 (ja) | 1989-12-28 | 1990-08-23 | 積分球内壁面反射率測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0797065B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5359406A (en) * | 1992-05-15 | 1994-10-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Luminous flux measuring apparatus which calculates spectral efficiencies for error compensation |
| US8625088B2 (en) | 2009-12-01 | 2014-01-07 | Korean Research Institute Of Standards And Science | Integrating sphere photometer and measuring method of the same |
| CN114354543A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-15 | 广东省中山市质量计量监督检测所 | 一种光度球涂层反射率测量装置及其方法 |
-
1990
- 1990-08-23 JP JP22317190A patent/JPH0797065B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5359406A (en) * | 1992-05-15 | 1994-10-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Luminous flux measuring apparatus which calculates spectral efficiencies for error compensation |
| US8625088B2 (en) | 2009-12-01 | 2014-01-07 | Korean Research Institute Of Standards And Science | Integrating sphere photometer and measuring method of the same |
| CN114354543A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-15 | 广东省中山市质量计量监督检测所 | 一种光度球涂层反射率测量装置及其方法 |
| CN114354543B (zh) * | 2021-12-22 | 2024-06-04 | 广东省中山市质量计量监督检测所 | 一种光度球涂层反射率测量装置及其方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0797065B2 (ja) | 1995-10-18 |
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