JPH0433382B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、輝度測定視野の変更に対して感度校
正が不要な輝度計測装置に関する。

従来の技術 近年、輝度計測の分野においては、屋内照明施
設での照明器具の発光面の輝度測定や、道路、ト
ンネルでの路面・壁面の輝度測定のように、測定
対象に応じた種々の形状の測定視野の輝度測定が
必要となつてきている。さらに、これらの測定視
野では輝度分布が不均一な場合が多く、測定対象
の形状に合致した測定が望まれている。このため
測定視野の形状を変化させながら輝度測定を実施
しなければならない場合が多い。

以下、従来の輝度計測装置について説明する。

第４図は、２つの測定視野を切換えて測定する
従来の輝度計測装置の構成図を示すものであり、
１は対物レンズ、１４，１７はミラー、１８はフ
アインダレチクル、１９は接眼レンズ、１５は可
変アパーチヤ、１６は受光部、１０はＡ／Ｄ変換
器、１１は表示部である。なお、ミラー１４は対
物レンズになるべく近い位置に設置される。

以上のように構成された従来の輝度計測装置に
ついて以下その動作を説明する。

測定対象を含む周辺視野は、対物レンズ１によ
つて可変アパーチヤ１５およびフアインダレチク
ル１８上に結像される。可変アパーチヤ１５の開
口部を測定対象視野の形状に合わせ、可変アパー
チヤ１５の開口部を通過した光が受光部１６で検
出される。第４図で受光部１６はオペアンプの電
流−電圧変換増幅回路を用いた例を示しており、
受光素子１６ａと、受光素子１６ａからの光電流
を増幅するオペアンプ１６ｂと、フイードバツク
抵抗R₁₁，R₁₂および増幅度切換スイツチ１６ｃ
から構成される。フイードバツク抵抗R₁₉，R₂₀
は、それぞれ測定視野に対応して設けられ、可変
アパーチヤ１５の開口部面積に反比例して抵抗値
が決定される。すなわち、開口部面積が大きくな
るとフイードバツク抵抗を小さくする。このフイ
ードバツク抵抗R₁₉，R₂₀を可変アパーチヤ１５
の測定視野切換動作に連動させて切換スイツチ１
６ｃで選択する。この結果、可変アパーチヤ１５
の開口部面積が変化しても、受光部１６からは測
定視野面輝度に応じた光電信号が得られる。得ら
れた光電信号は、Ａ／Ｄ変換器１０でデイジタル
値化され、表示部１１で輝度値として表示され
る。なお、ミラー１４は対物レンズを通過した光
の一部をミラー１７、フアインダレチクル１８、
接眼レンズ１９からなるフアインダ系に導く。フ
アインダレチクル１８には、可変アパーチヤの開
口部に対応する表示が入れられ、測定視野がフア
インダ内で確認できる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成で可変アパー
チヤを用いて対象物ごとに測定視野を変化させな
がら対象物の輝度測定を行なうには、測定面積に
対応してあらかじめ増幅度を設定し、これらの増
幅度を個別に調整する必要があつた。

さらに、測定視野の形状が異なる場合、特に測
定視野の形状が非対象な場合、受光部に保有すべ
き設定増幅度の数が多くなり、受光部の構成が複
雑になるという問題点を有していた。

一方、受光部の増幅度を可変アパーチヤの形状
に応じて比例的に変化させる方法もあるが、この
場合、測定視野の形状と面積の変化を受光部の増
幅度に対応させるには、複雑な構成が必要とな
る。

本発明は、上記問題点を解消するもので、対物
レンズ側の面を高反射率処理した可変アパーチヤ
（例えば、白色塗装したもの）に平行光を照射し、
その反射光で可変アパーチヤの開口部面積を光学
的手段を用いて自動的に検出し、この結果で輝度
計の校正、すなわち増幅度の決定を行なう輝度計
測装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、非開口部の
対物レンズ側を高反射率処理し、対物レンズの光
軸に配置した可変アパーチヤと、可変アパーチヤ
の後面に配置した受光部と、可変アパーチヤおよ
び受光部の対物レンズ側の面から、可変アパーチ
ヤの開口部よりも大きな径の光を光軸に平行に照
射し、その反射光を検出するアパーチヤ径検出部
と、受光部出力信号からアパーチヤ径検出部から
の照射成分を除去する減算回路と、アパーチヤ径
検出部で検出した可変アパーチヤの面積に対応し
た信号で増幅度を決定し光電信号を増幅する増幅
度可変増幅回路とを備えており、アパーチヤの面
積を光学的に検出することによりアパーチヤ変化
に対して適切な増幅度を設定して輝度測定を行な
うことができるものである。

作 用 本発明では、アパーチヤ径検出部から、可変ア
パーチヤの開口部よりも大きな径の光を対物レン
ズの光軸と平行に可変アパーチヤに照射する。照
射光は可変アパーチヤに入射し、可変アパーチヤ
の開口部外の高反射率処理により大部分が反射さ
れアパーチヤ径検出部で検出される。可変アパー
チヤの開口部に照射された光は、受光部の反射率
が低いため吸収されてほとんど反射されない。し
たがつて、アパーチヤ開口部面積に反比例した反
射光がアパーチヤ径検出部にフイードバツクされ
る。ここで、アパーチヤ径検出部からの照射光レ
ベルから反射光成分を除去し、アパーチヤ径に比
例して信号を得る。一方、アパーチヤ径検出部か
ら照射された光の一部は受光部で光電変換され輝
度信号に重畳される。この重畳分を減算回路で除
去して輝度信号成分のみとし、増幅度可変増幅器
でアパーチヤ面積に応じて設定された増幅度で輝
度信号を増幅し、輝度値を正確に測定する。

実施例 第１図は本発明の実施例における輝度計測装置
の構成図を示すものである。第１図において、１
は対物レンズ、２は可変アパーチヤ、３は受光
部、４はアパーチヤ径検出部、８は減算回路、９
ま増幅度可変増幅回路、１０はＡ／Ｄ変換器、１
１は表示部、１７はミラー、１８はフアインダレ
チクル、１９は接眼レンズである。また、２ａは
再帰性反射層であり、ミラー１７、フアインダレ
チクル１８、接眼レンズ１９は輝度計測装置のフ
アインダ系を構成する。アパーチヤ径検出部は、
両面ミラー７と投光部５と受光部６とから構成し
た例を示し、投光部５はハーフミラー５ａとレン
ズ５ｂと光源５ｃとから構成し、受光部６はレン
ズ６ａと受光素子６ｂとオペアンプ６ｃの電流−
電圧変換増幅器とオペアンプ６ｄによる減算回路
を用いた例を示している。また受光部３は受光素
子３ａとオペアンプ３ｂの電流−電圧変換増幅器
を用いた例を、減算回路８は、オペアンプ８ａの
差動増幅回路を用いた例を、増幅度可変増幅回路
９は、フオトカプラ９ａとオペアンプ９ｂの非反
転増幅回路を用いた例を示している。

第１図において、両面ミラー７は対物レンズ１
の光軸上に光軸と45゜の角度で対物レンズ１の光
路の一部を占有し、対物レンズになるべく近い位
置に配置する。また、可変アパーチヤ２を対物レ
ンズ１の光軸上に入射面が光軸と垂直となるよう
に配置し、可変アパーチヤ２の対物レンズ側の面
に再帰性反射層２ａを設ける。さらに、アパーチ
ヤ径検出部４のうち、両面ミラー７以外は、対物
レンズ１の光路外に配置する。

以上のように構成された本実施例の輝度計測装
置について、以下その動作を説明する。

測定対象を含む周辺視野は対物レンズ１によつ
て可変アパーチヤ２上に結像し、可変アパーチヤ
２の開口部形状によつて測定視野が限定される。
両面ミラー７の対物レンズ側に対物レンズ１から
入射した光は、ミラー１７、フアインダレチクル
１８、接眼レンズ１９からなるフアインダ系に導
びかれ、可変アパーチヤ２の開口部の外周形状に
合致したパターンをもつフアインダレチクル１８
で測定視野を確認することができる。すなわち、
両面ミラー７によつて、対物レンズへの入射光の
一部をフアインダ側へ、他を可変アパーチヤ２側
へ分離する。アパーチヤ径検出部４内の光源５ｃ
から発せられた光は、レンズ５ｂで可変アパーチ
ヤ２の開口部より大きな径の平行光に変換し、ハ
ーフミラー５ａを通じて両面ミラー７の可変アパ
ーチヤ２側の面を照射する。両面ミラー７では、
投光部５からの照射光を対物レンズ１の光軸を中
心とする平行光として可変アパーチヤ２を照射す
る。ここで、両面ミラー７から発せられる光は受
光素子３ａおよび６ａの検出波長域を含むもので
あればよい。

この結果、可変アパーチヤ２には、アパーチヤ
検出部４内の投光部５からの平行光成分（第２図
でイ，ロ，ハ，ニで示す）と、測光対象視野およ
び周辺からの光が入射する。このうち、可変アパ
ーチヤ２の開口部に入射する光は第２図でホ，ヘ
で示す。これらの入射光のうち、可変アパーチヤ
２の開口部に入射した光（第２図でロ，ハに示
す）は受光部３内受光素子３ａに入射し光電変換
される。また、開口部外に入射した光は再帰性反
射層２ａにより入射方向に選択反射される。本発
明は、上記反射光を検出し利用するものである。
可変アパーチヤ２の再帰性反射層２ａへ両面ミラ
ー７から平行に入射した光は、再帰性反射層の反
射特性により両面ミラー７へ平行光として反射さ
れ、さらに両面ミラー７およびハーフミラー５ａ
で反射されて、アパーチヤ径検出部４内の受光部
６へ導びかれる。

ここで、可変アパーチヤ２に対物レンズ１の光
軸に平行でない光が入射した時、すなわち測定視
野内からの光が入射した場合、第２図に示すよう
に受光素子３ａの受光面の鏡面性と再帰性反射層
２ａによつて両面ミラー７に入射しない方向（第
２図でト，チ，リに示す）に反射され、アパーチ
ヤ径検出部では検出されない。

アパーチヤ径検出部４から両面ミラー７を介し
て可変アパーチヤを照射する光レベルをＰ、照射
面積をS₁、可変アパーチヤの開口部面積をS₂、再
帰性反射層の反射率をρ₁、受光素子３ａの表面反
射率をρ₂とすると、受光部６内オペアンプ６ｃの
出力V₁は、 V₁＝K₁・［ρ₁(S₁-S₂)＋ρ₂S₂］・Ｐ ……(1) となる。ここで、K₁は両面ミラー７およびハー
フミラー５ａの反射率を考慮したオペアンプ６ｃ
の増幅度である。さらに可変アパーチヤ２が再帰
性反射層をもつのでρ₁≫ρ₂が成立するため、S₁≧
S₂となるように照射面積を選択すれば(1)式は、 V₁＝K₁・ρ₁・（S₁−S₂）・Ｐ ……(2) となる。

アパーチヤ径検出部からの照射レベルＰを一定
とすると(2)式から、オペアンプ６ｃの出力V₁は、
可変アパーチヤ２の開口部面積S₂の増加とともに
減少する特性を示す。

オペアンプ６ｃの出力はオペアンプ６ｄに印加
され差動増幅される。ここで、基準電源６ｅの電
圧をV₀とすると、オペアンプ６ｄの出力V₂は、 V₂＝K₂・V₀−K₃・K₁・Ｐ・ρ₁（S₁−S₂）
……(3) となる。(3)式でK₂はV₀入力の増幅度、K₁はV₁入
力の増幅度であり、K₂・V₀＝K₃・K₁・Ｐ・ρ₁・
S₁となるように、K₂，K₃，V₀，Ｐを選択する
と、V₂すなわち受光部６の出力は、 V₂＝K₁・K₃・ρ₁・Ｐ・S₂ ……(4) となり、アパーチヤの開口部面積S₂に比例する。

一方、受光部３は受光素子３ａに入射した光を
光電変換する。受光部３の出力をV₃とすると、 V₃＝K₄・S₂・η・（Ｌ＋Ｐ） ……(5) となる。ここで、Ｌは測定対象視野の輝度レベル
に相当する光強度、ηは受光素子３ａの変換効
率、K₄はオペアンプ３ｂの増幅度である。

次に、減算回路８に受光部３からの光電信号
V₃と、アパーチヤ径検出部４からの光電信号V₂
が印加される。(4)，(5)式において、 K₁・K₃・ρ₁＝K₄・η ……(6) となるようにオペアンプ６ｂの増幅度を調整すれ
ば、減算回路８の出力V₄は、 V₄＝K₄・η・S₂・Ｌ ……(7) となる。

さらに、減算回路８の出力は増幅度可変増幅回
路９に供給する。一方、増幅度可変増幅回路９に
はアパーチヤ径検出部４の出力を入力し、フオト
カプラ９ａの発光ダイオードD₁への印加電圧と
する。増幅度可変増幅回路９の出力V₅は、 V₅＝K₅・K₄・７・S₂・Ｌ ……(8) となる。ここで、K₅は増幅度可変増幅回路９の
増幅度を表わすものである。第１図で、アパーチ
ヤ径検出部の出力電圧V₂が上昇すると、フオト
カプラ９ａ内の発光ダイオードの発光量が多くな
り抵抗R₇が減少する。すなわち、K₅は可変アパ
ーチヤの開口部面積Ｓの増減特性と逆比例の動作
特性を示す。発光ダイオードD₁の動作特性を、
印加電圧と電流間に直線の存在する部分に設定す
れば、(8)式の出力は可変アパーチヤの開口面積S₂
の変化に依存しなくなる。そこで、アパーチヤ径
検出部４の出力をダイオード特性と逆特性をもつ
ように変換すれば、V₂とR₇の間に逆比例の関係
を保つことができる。この結果(8)式は、 V₅＝K₆・η・Ｌ＝K₇・Ｌ ……(9) と表わすことができる。ここで、K₆，K₇は定数
である。すなわち、可変アパーチヤ２の開口部面
積に関係なく増幅度可変増幅回路からは、輝度信
号に対応した出力が得られる。

増幅度可変増幅回路９の出力はＡ／Ｄ変換器１
０でデイジタル信号化され、表示部１１で輝度値
として表示する。

以上のように本実施例によれば、アパーチヤ径
検出部と減算回路および増幅度可変増幅回路を設
け、可変アパーチヤにアパーチヤ開口部面積検出
用の平行光を照射し、可変アパーチヤの対物レン
ズ側の面に設けた再帰性反射層を利用してその反
射光を検出し、これを用いて照射光のうち受光部
へ入射した光を除去する。同時に可変アパーチヤ
からの反射光でアパーチヤ開口部面積に応じた増
幅部を設定し、受光部からの光電信号を増幅する
ことにより、アパーチヤ開口部の形状や面積を考
慮せずに対象物の任意の視野の輝度測定が実施で
きる。

したがつて、アパーチヤの形状や面積を急激に
変化させたり、あるいは、連続的に変化させて
も、アパーチヤの開口部面積に比例した増幅度が
設定でき、輝度計の校正が容易となり、正確な輝
度測定が行なえる。また、両面ミラーで対物レン
ズの光路外からフアインダ用光路の反対側を使用
して平行光を照射するので可変アパーチヤへの対
物レンズからの入射光を変化させずに開口部面積
が検出できる。実施例では受光部６の出力を増幅
度可変増幅回路９のフイードバツクループのフオ
トカプラ９ａに供給する構成としたが、受光部６
内オペアンプ６ｃの出力を増幅度可変増幅回路９
内オペアンプ９ｂの抵抗R₈へ同様の方法でフイ
ードバツクしても上記と同一の動作をする。

第３図はアパーチヤ径検出部の他の実施例を示
したものであり、投光部５と２つの受光部１２，
１３とから構成する。投光部５から発せられた平
行光は、ハーフミラー５ａで光路分離し、１つは
両面ミラー７（側）へ照射し、他は受光部１２
内のレンズ１２ａ、受光素子１２ｂ、オペアンプ
１２ｃの電流−電圧変換増幅回路で光電信号に変
換する。受光部１２ｃの出力は投光部５からの照
射光レベルに比例した値となる。

一方、受光部１３には第１図の実施例と同様に
可変アパーチヤ２の開口部面積に逆比例した光量
が入射する。受光部１２の出力は受光部１３のオ
ペアンプ１３ｄの非反転入力に接続する。オペア
ンプ１３ｄでは、投光５から照射された光から可
変アパーチヤ２からの反射光成分を除去する。す
なわち、可変アパーチヤ２ａの開口部面積に比例
した信号が受光部１３から得られる。投光部５の
照射光レベルが増減すると、受光部１２および１
３の出力電圧が比例して変化する。このように、
受光部１３からは投光部５の出力光レベルの変化
に関係なく可変アパーチヤ開口部面積に比例した
安定な光電出力が得られる。

本実施例では両面ミラーを用いたが、片面ミラ
ーを併置しても同様の効果が得られ、高反射率処
理として再帰性反射層を例に説明したが、白色塗
装などでも同様の効果が得られる。また、両面ミ
ラーの対物レンズ光軸とのなす角度を45゜とした
が、可変アパーチヤへの照射光が光軸と平行光に
なれば、角度は45゜以外でもよい。さらに、可変
アパーチヤの高反射処理が再帰性反射層や拡散性
反射層の場合、可変アパーチヤへの入射角が小さ
ければ、照射光が平行光でなくても開口部面積の
検出精度を維持することができる。

発明の効果 本発明の輝度計測装置は、非開口部の対物レン
ズ側を高反射率処理し対物レンズの光軸に垂直に
配置した可変アパーチヤと、可変アパーチヤの後
面に光軸に垂直に配置した受光部と、可変アパー
チヤおよび受光部の対物レンズ側の面から可変ア
パーチヤの開口部よりも大きな径の光を光軸に平
行に照射し、その反射光を検出するアパーチヤ径
検出部と、受光部出力信号からアパーチヤ径検出
部からの照射成分を除去する減算回路と、アパー
チヤ径検出部で検出した可変アパーチヤの面積に
対応した増幅度を決定し、光電信号を増幅する増
幅度可変増幅回路とを設けることにより、アパー
チヤの開口部面積の大きさに応じて輝度信号の増
幅度を自動的に変化させることができ、アパーチ
ヤ開口部の形状や面積の変化の影響を受けずに対
象物の輝度を正確に測定することができ、その実
用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における輝度計測装置
の構成図、第２図は同実施例における光学系の拡
大図、第３図は同実施例におけるアパーチヤ径検
出部の他の例を示す構成図、第４図は従来の輝度
計測装置の構成図である。 １……対物レンズ、２，１５……可変アパーチ
ヤ、３，６，１２，１３，１６……受光部、４…
…アパーチヤ径検出部、５……投光部、７……両
面ミラー、８……減算回路、９……増幅度可変増
幅回路、１０……Ａ／Ｄ変換器、１１……表示
部、１４，１７……ミラー、１８……フアインダ
レチクル、１９……接眼レンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対物レンズと、対物レンズの結像位置にあつ
   て測定範囲を制限し非開口部の対物レンズ側の面
   を高反射率処理し前記対物レンズの光軸に垂直に
   配置した可変アパーチヤと、前記可変アパーチヤ
   の通過光を検出する受光部と、前記可変アパーチ
   ヤの対物レンズ側の面に、可変アパーチヤの開口
   部をカバーする大きさの平行光を照射し、前記可
   変アパーチヤからの反射光量を検出するアパーチ
   ヤ径検出部と、前記受光部に接続し受光部に入射
   した光のうち、前記アパーチヤ径検出部からの照
   射成分を除去する減算回路と、前記アパーチヤ検
   出部の出力をもとに増幅度を変え、前記減算回路
   の出力信号を増幅する増幅度可変増幅回路からな
   る輝度計測装置。 ２ アパーチヤ径検出部を対物レンズと可変アパ
   ーチヤ間の光軸中心上に配置し、かつ可変アパー
   チヤの開口部をカバーする大きさのミラーと、対
   物レンズの光路外から前記ミラーに平行光を照射
   する投光部と、前記ミラーからの反射光を検出す
   る受光部とからなる特許請求の範囲第１項記載の
   輝度計測装置。 ３ 可変アパーチヤの非即口部の対物レンズ側の
   面を再帰性反射層とした特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載の輝度計測装置。