JPH04204218A - 球形光束計分光応答度測定法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明（よ　光放射測定の分野で広く使用されている球
形光束計の特性測定に関するものである。

従来の技術 球形光束計（ｉ　光源の全光束を測定する装置として、
あるいは材料の反射率や透過率を測定する装置として、
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、球形光束計の相対分光応答度は
装置出力の補正係数を決める重要な特性であり、球形光
束計の測定精度に大きく影響するものであム　球形光束
計の相対分光応答度（よ　主に球形光束計に使用してい
る積分球の分光効敬受光窓を含めた受光器の相対分光応
答度によって決まム　すなわ板 Ｒ（λ）＝に１・Ｑ（λ）・Ｄ（λ）　　・・・・・・
・・（５）ここで、Ｒ（λ）は球形光束計の相対分光応
答度、ｋｌは定数、Ｑ（λ）は積分球の分光効Ｊ　　Ｄ
（λ）は受光窓を含めた受光器の相対分光応答度である
。

Ｑ（λ）（ヨ　　積分球内壁面の内面積をＳ、分光反射
率をρ（λ）とし　積分球内の光吸収物体の面積をＳ、
分光反射率をρ”（λ）すると、 Ｑ（λ）−に２・ρ（λ）／（１−（１−α戸ρ（λ）
−ρ°（λ））・・・・・・・・・（６） （ｋ２は定数、α−ｓ　／　Ｓ　） で求めることができる（アプライド　オプティクス［Ａ
ＰＰＬＩＥＤ　０ＰＴＩＣ３］　、Ｖｏ１、６．Ｎｏ、
４．７５７．１９６７）。したがって、（５）、（６）
式より、球形光束計の相対分光応答度Ｒ（λ）ｆｉ　　
Ｑ（λ）、Ｄ（λ）から求められも発明が解決しようと
する課題 球形光束計に使用される受光器は　シリコンホトダイオ
ードや光電子増倍管等の受光素子と光学フィルタを組み
合わせて構成されている。光学フィルタの分光透過率（
よ　受光素子と組み合わせたときに受光器か目的とする
分光応答度Ｄ（λ）（球形光束計の場合は分光視感効率
）となるような特性のものを使用する。光学フィルタの
分光透過率の特性（よ　光の入出射条件（入出射の角度
）によって大きく変化することが知られている。　した
がって、受光器の分光応答度Ｄ（λ）は光の入出射条件
で異なるものとなる。従来のＤ（λ）の測定で（より（
λ）を測定する装置における光の受光器への入射条件（
通常は垂直入射）と受光器を球形光束計に取り付けて使
用した場合の光の受光器への入射条件（半球面拡散入射
）が異なるため（二　上記理由により、Ｄ（λ）の測定
誤差か大きかった　また相対分光応答度の測定に（ｉ　
別に専用の測定装置が必要であり、測定か容易ではなか
つｆ４課題を解決するための手段 球形光束計内で発生し　拡散された光の分光分布と受光
器出力の関係から、連立方程式をたて、この連立方程式
を解くことにより、簡単かつ精度良く球形光束計の相対
分光応答度を求めることかでき、上記問題を解決するこ
とができる。

作用 一定の波長領域Ｃを一定の波長幅のｎ個（ｎ＞１）の小
領域に分割し　各小領域ｊ　　（ｊ＝１．・・・。

ｎ）の相対分光応答度かＲ」である球形光束計内に分光
分布がＰｉｊ（ｉ＝１．−、ｎ、　　ｊ＝１．−、ｎ）
なる光を順次、与えたときの受光器出力は球形光束計に
使用している積分球の分光効率をＱ」、球形光束計に使
用している受光器の窓を含めた分光応答度をＤ」とする
と、 工１−ｋ・Σ（Ｑ）・Ｐ、、・Ｄｊ）・・・・・・・・
・（１）（ｋは定数、　１＝１．−−−、ｎ、　　Ｊ＝
１、−、ｎ）で表わさｈＤｊを未知数とするｎ元連立−
次方程式が得られム　これを解くことによりＤｊを求め
ることができも さらシへ Ｒ＋＝Ｑｊ−Ｄｊ　　　　　　　　　　・・・・・・・
・・（３）なる式より球形光束計分光応答度Ｒ４を求め
ることができも まｆ：、、　　（３）式の関係を（１）式に代入するこ
とにより、 （ｋは定数、　ｉ＝１．・＝、ｎ、　　ｊ＝１．−、ｎ
）の連立方程式が得らｈＱｊを求める必要なく、　Ｒノ
を求めることができる。

まｆ二　　球形光束計内に分光分布Ｐ」の光を与え積分
球の分光効率Ｑ１」をｎ回変化させた（ｉ＝１゜・・・
、　ｎ、　　ｊ　＝　１　、・・・、ｎ）場合について
も同様にして球形光束計分光応答度を求めることができ
る。

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る
。

第１図に　本発明の第１の実施例として、球形光束計内
の光の分光分布を変化させる手段として、光色可変光源
を用いた球形光束計分光応答度測定原理図を示す。第１
図において、　１は積分床　２は受光器　３は光色可変
光縁　４は光色可変制御装置　５は演算装置　６は遮光
板である。積分球１の分光効率Ｑｊ　（ｊ＝１．・・・
、ｎ）は既知であるとすａ　受光器２の相対分光応答度
はＤｊ　（ｊ＝１、・・・、ｎ）て　未知数であるとす
る。遮光板６は光色可変光源３の光を受光器２に直接当
てないような場所に位置させておく。光色可変制御装置
４により、光色可変光源３か点灯し　分光分布かＰｊ　
（ｊ＝１．・・・、ｎ）なる光が積分球内で発生するこ
のとき受光器２に（よ　積分球１によって拡散された光
が入射し　その結果 なる受光器２の出力■か得られる。Ｐｊｉ＆　　予め求
めておくとすれは　求める分光応答度の波長帯域の数ｎ
回分たけ上記操作を繰り返せ＋１（７）式より、（ｋは
定数、　＋＝１．−、ｎ、　　ｊ＝１．−、ｎ）なるｎ
元連立−次方程式をたてることができ、これを演算装置
５により解くことにより受光器２の相対分光応答度Ｄｊ
（ｊ＝１．・・・・、ｎ）を得ることができも　このＤ
」か技 なる関係をもつ球形光束計の相対分光応答度Ｒ＋’（Ｊ
＝１、・・・、ｎ）を演算装置５により求めることがで
き４ な耘　光色可変光源から放射されるｎ種類の光の分光分
布のう叛　少なくとも１つは測定する受光器の分光応答
度の波長にそれぞれ含まれているようにす４ な耘　積分球の分光効率と受光器の分光応答度を合わせ
て考えることにより、 １、＝ｋ・Σ（Ｐｊ・Ｐ　ｚ）　　　　　　・・・・・
・・・・（４）（ｋは定数　ｉ＝１、−・−、ｎ、　　
ｊ＝１．”・、ｎ）なるｎ元連立方程式か板　球形光束
計分光応答度Ｒ＋　（ｊ＝１、・・・、ｎ）を直接束め
ることができもなｈ　　ｉ２図に示すように　光色可変
光源は積分球の開口部から入射する構造にすることによ
り直径の小さな球形光束計でも測定することができも な耘　第３図に示すように　光色可変光源の光を積分球
の内壁面だけに照射するようにすれは遮光板のない積分
球から構成された球形光束計の分光応答度を測定するこ
とかできる。

な耘　光色可変光源として（ミ　カラーＣＲＴを用いて
もよ（〜 第４図に　本発明の第２の実施例として、球形光束計内
の光の分光分布を変化させる手段として、光吸収シート
を用いた球形光束計分光応答度測定原理図を示す。第４
図において、　ｌは積分床　２は受光器　８は光ｆＬ　
５は演算装置　６および７は遮光板　９は光吸収シート
である。受光器２の相対分光応答度はＤｊ（ｊ１、・・
・、ｎ）で、未知数であるとすａ　光源８の分光分布は
既知であるとする、　遮光板６は光源８の光を受光器２
に直接当てないような場所に位置させておく。遮光板７
は光源８の光が光吸収シート９に直接当てないような場
所に位置させておく。積分球１の内面積Ｓおよび内壁面
の分光反射率ρ＋　（ｊ＝１．・・・、ｎ）は既知であ
るとする、 光吸収シート９の面積をＳ、分光反射率をρ°」（Ｊ＝
１、・・・、ｎ）とすも　光源８により放射された光（
表　積分球ｌ内において、積分球１の内壁面と光吸収シ
ート９により相互反射されて受光器２に入射し　受光器
２より■か出力される。このとき、積分球１分光効率Ｑ
ｊ（Ｊ＝１．・・・、ｎ）ｌ；Ｌ　　以下の式で表わさ
れも （ｋ２は定数、ａ＝ｓ／Ｓ、　　Ｊ＝１．−＝、ｎ）従
って、受光器２の出力■は （ｋは定数、　Ｊ＝１、・・・、ｎ） とな４　求める分光応答度の波長帯域の数、すなわちｎ
回分だけ、光吸収シート９の分光反射率ρ’＋（ｊ＝１
、・・・、ｎ）および面積Ｓの組合せを変えて上記操作
を繰り返せば　（１０）式より、（ｋは定数、　１＝１
．−　・、ｎ、　　Ｊ＝１、＝、ｎ）なるｎ元連立−次
方程式をたてることかでき、これを演算装置５により解
くことにより受光器２の相対分光応答度Ｄｊ　（ｊ＝１
、・・・、ｎ）を得ることができ、第１の実施例と同様
にして、球形光束計の相対分光応答度Ｒｒ　（ｊ＝１、
・・・、ｎ）を演算装置５により求めることができも な耘　光吸収シートハ　　球形光束計分光応答度の中の
波長の分光反射率を少なくとも１つは含む物を選択する
ようにすム な耘　球形光束計の分光応答度の波長帯域において一定
でない分光反射特性をもつ光吸収シートであれは　光吸
収シートの面積のみを連立方程式を解くに必要な回数変
化させるたけでもよ賊な耘　５図に示すよう（−球形光
束計の開口部に光吸収シート切り換え装置を設けること
により、直径の小さな球形光束計でＬ　本方法を用いる
ことができ、まｆ：、、迅速な測定を行なうことかでき
も　５図において、　１０は光吸収シート切り換え装置
であム 第６図に　本発明の第３の実施例としての球形光束計内
の光の分光分布を変化させる手段として偏光素子を用い
る方法の原理図を示す。第３図において、　１は積分床
　１１は偏光素子、　１２は偏光板、　１３は反射板、
　１４（表　偏光素子制御装置である。第６図において
、偏光板１１より入射した光は直線偏光になり、偏光素
子１１を透過し反射板］３により反射され　再び、偏光
素子１３を透過　偏光板から出射される。このとき、出
射される光（よ　偏光板１１の偏光面と、往復の光路に
おいて偏光素子１２によって偏光される程度によって決
定されも　この偏光の程度（よ　偏光素子１２における
光の速度、つまり、光の波長に依存することが知られて
いも　従って、偏光素子１４によって、偏光素子１２の
偏光状態を変化させ、偏光板１１から出射される光の波
長の成分、つまり、偏光板１１、偏光素子１２、反射板
１３を含めた見かけ上の分光反射率を変化させることが
できも　これは　本発明筒２の実施例におけ本　光吸収
シートを換えることと同様の効果得ることかでき、本発
明筒２の実施例に示した方法と同様に球形光束計分光応
答度を求めることができもな耘　反射板１３は省略する
事ができムな耘　偏光素子として液晶素子を用いること
ができも 第７図に　本発明の第４の実施例として、光色可変光源
として電球および電球点灯装置　光色可変制御装置とし
て電球点灯電圧可変装置を用いた球形光束計分光応答度
測定原理図を示す。第７図において、　１は積分床　２
は受光器　５は演算装［１５は電床　１６は電球点灯装
置　１７は電球点灯電圧可変装置である。第７図におい
て、電球点灯装置１５によって電球１４が点灯され　積
分球ｌ内に光が供給されも　電球点灯電圧可変装置１７
により、電球１４の点灯電圧が可変されも電球の放射光
の分光分布は　電球の分布温度、つまり電球のフィラメ
ント温度によって依存されもまた　電球のフィラメント
温度（よ　電球の点灯電圧によって依存することにより
、電球の放射光の分光分布は点灯電圧に依存することに
なム　従って、電球点灯電圧可変装置１７によって電球
１４の点灯電圧が可変されることにより、電球１４の放
射光の分光分布を変化させることかできる。このように
して、積分球１内の光の分光分布を変化させることがで
きるので、本発明筒１の実施例と同様に　球形光束計分
光応答度を求めることができも このように　上記各実施例に記載した　装置構成および
手順により、球形光束計分光応答度を求めることができ
、本発明を実施することかできも発明の効果 本発明（戴　簡易かつ正確に球形光束計の分光応答度を
測定することができも また　本発明で（友　受光器の分光応答度測定装置　高
度な分光応答度測定技術、または高確度な分光応答度標
準を必要としない。

まｔ：、本方法より球形光束計の分光応答度を測定する
場合、受光器の入射条件か実際の球形光束計構成時と同
じにすることかできるために　測定値の確度はきわめて
高いものとなる。

このように　本発明（よ　容易にかつ高確度で球形光束
計分光応答度を測定する方法を実現するものであり、本
方法によって求めた球形光束計の分光応答度から算出し
た補正係数をもちいて測定値を補正することにより、測
定精度の向上をはかることができ、その実用性はきわめ
て高い。

【図面の簡単な説明】

第１＠　第２図および第３図は本発明の第１の実施例の
測定原理図　第４図および第５図は本発明の第２の実施
例の測定原理＠　第６図は本発明の第３の実施例の測定
原理文　第７図は本発明の第４の実施例の測定原理図で
ある。 １・・積分床　２・・受光器　３・・光色可変先爪４・
・光色可変制御装置　５・・演算装置　６・７・・遮光
板、　８・・光ｆＬ　９・・光吸収シート、　１０・・
光吸収シート切り換え装置　１１・・偏光板、　１２・
・偏光素子、　１３・・反射板、　１４・・偏光素子制
御装置！！、　１５・・電床　１６・・電球点灯装置　
１７・・電球点灯電圧可変袋！ 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　明　ほか２名第１図 ／ 第　２　図 第４図 ／ ＼ ゝ５ｔ、Ｕ　　　　“１ 第６図 第　７　図 ／６ ／

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）一定の波長領域Ｃを一定の波長幅のｎ個（ｎ＞１
   ）の小領域に分割し、各小領域ｊ（ｊ＝１、・・・、ｎ
   ）における分光効率がＱ＿ｊ（ｊ＝１、・・・、ｎ）で
   ある積分球と、波長領域Ｃ内に感度を持つ相対分光応答
   度がＤ＿ｊ（ｊ＝１、・・・、ｎ）なる受光器とから構
   成される球形光束計において、前記受光器に直射光が当
   たらないような光供給手段により、Ｐ＿ｉ＿ｊ（ｉ＝１
   、・・・、ｎ、ｊ＝１、・・・、ｎ）なるｎ通りの分光
   分布をもつ光を球形光束計内に順次、発生または入射さ
   せ、順次出力される前記受光器の出力Ｉ＿ｉ（ｉ＝１、
   ・・・、ｎ）から立てたｎ元連立方程式（１）にもとづ
   き前記受光器の分光応答度Ｄ＿ｊ（ｊ＝１、・・・、ｎ
   ）を求めることを特徴とする、球形光束計分光応答度測
   定法。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・・・・
   （１） （ｋは定数、ｉ＝１、・・・・、ｎ、ｊ＝１、・・・・
   、ｎ）
2. （２）一定の波長領域Ｃを一定の波長幅のｎ個（ｎ＞１
   ）の小領域に分割し、波長領域Ｃ内に感度をもち、各小
   領域ｊ（ｊ＝１、・・・、ｎ）における相対分光応答度
   がＤ＿ｊ（ｊ＝１、・・・、ｎ）なる受光器と積分球か
   ら構成される球形光束計において、前記受光器に直射光
   が当たらないような光供給手段により、Ｐ＿ｊ（ｊ＝１
   、・・・、ｎ）なる分光分布をもつ光を球形光束計内に
   発生または入射させ、前記積分球の分光効率Ｑ＿ｉ＿ｊ
   （ｉ＝１、・・・、ｎ、ｊ＝１、・・・、ｎ）をｎ通り
   に変化させ、順次出力される前記受光器出力Ｉ＿ｉ（ｉ
   ＝１、・・・、ｎ）から立てたｎ元連立方程式（２）に
   もとづき前記受光器の分光応答度Ｄ＿ｊ（ｊ＝１、・・
   ・、ｎ）を求めることを特徴とする球形光束計分光応答
   度測定法。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・・・・
   （２） （ｋは定数、ｉ＝１、・・・、ｎ、ｊ＝１、・・・、ｎ
   ）
3. （３）請求項１に記載の球形光束計分光応答度測定法に
   おいて、（３）式を（１）式に代入して得られる連立方
   程式（４）式を解くことにより球形光束計分光応答度Ｒ
   ＿ｊを求めることを特徴とする球形光束計分光応答度測
   定法。 Ｒ＿ｊ＝Ｑ＿ｊ・Ｄ＿ｊ・・・・・・・・・（３） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・・・・
   （４） （ｋは定数、ｉ＝１、・・・、ｎ、ｊ＝１、・・・、ｎ
   ）
4. （４）請求項２に記載の球形光束計分光応答度測定法に
   おいて、光供給手段として光源を用い、球形光束計の分
   光効率Ｑ＿ｉ＿ｊを変化させる手段として、面積および
   分光反射率が既知である光吸収シートを前記光源の直射
   光が当たらないようにして球形光束計内壁面に置くこと
   を特徴とする、球形光束計分光応答度測定法。
5. （５）請求項２に記載の球形光束計分光応答度測定法に
   おいて、光供給手段として光源を用い、球形光束計の分
   光効率Ｑ＿ｉ＿ｊを変化させる手段として、面積が既知
   である偏光素子と、偏光板と、反射板と、偏光素子駆動
   装置とを用いることを特徴とする、球形光束計分光応答
   度測定法。
6. （６）請求項１または３に記載の球形光束計分光応答度
   測定法において、光供給手段として電球および電球点灯
   装置を用い、光の分光分布Ｐ＿ｉ＿ｊを変化させる手段
   として電球点灯電圧可変装置を用いることを特徴とする
   、球形光束計分光応答度測定法。
7. （７）請求項１または３に記載の球形光束計分光応答度
   測定法において、光供給手段としてＣＲＴを用い、光の
   分光分布Ｐ＿ｉ＿ｊを変化させる手段としてＣＲＴ制御
   装置を用いたことを特徴とする、球形光束計分光応答度
   測定法。
8. （８）請求項５に記載の球形光束計分光応答度測定法に
   おいて、偏光素子として液晶素子を用いたことを特徴と
   する、球形光束計分光応答度測定法。