JPH0776710B2 - 球形光束計分光応答度測定法 - Google Patents

球形光束計分光応答度測定法

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JPH0776710B2
JPH0776710B2 JP33805590A JP33805590A JPH0776710B2 JP H0776710 B2 JPH0776710 B2 JP H0776710B2 JP 33805590 A JP33805590 A JP 33805590A JP 33805590 A JP33805590 A JP 33805590A JP H0776710 B2 JPH0776710 B2 JP H0776710B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、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 球形光束計は、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る。
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る。球形光束
計の相対分光応答度は、主に球形光束計に使用している
積分球の分光効率、受光窓を含めた受光器の相対分光応
答度によって決まる。すなわち、 R(λ)=k1・Q(λ)・D(λ) ……(5) ここで、R(λ)は球形光束計の相対分光応答度、k1
定数、Q(λ)は積分球の分光効率、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)は、
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)=k2・ρ(λ) /{1−(1−α)・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[AP
PLIED OPTICS],Vol.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)は、Q(λ)、D(λ)から求められる。
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
は、受光素子と組み合わせたときに受光器が目的とする
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は、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)の測定では、D
(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)が異なるために、上記理由により、D(λ)の測定
誤差が大きかった。また、相対分光応答度の測定には、
別に専用の測定装置が必要であり、測定が容易ではなか
った。
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ができ、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
応答度がRj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Qj、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
Djとすると、 (kは定数、i=1,……,n、j=1,……,n) で表わされ、Djを未知数とするn元連立一次方程式が得
られる。これを解くことによりDjを求めることができ
る。
さらに、 Rj=Qj・Dj ……(3) なる式より球形光束計分光応答度Rjを求めることができ
る。
また、(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れ、Qjを求める必要なく、Rjを求め
ることができる。
また、球形光束計内に分光分布Pjの光を与え、積分球の
分光効率Qij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は積分球、2は受光器、3は光色可変光
源、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
であるとする。受光器2の相対分光応答度はDj(j=1,
……,n)で、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が点灯し、分光分布が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には、積分球1によ
って拡散された光が入射し、その結果、 I=k・Pj・Qj・Dj ……(7) (kは定数、j=1,……,n) なる受光器2の出力Iが得られる。Pjは、予め求めてお
くとすれば、求める分光応答度の波長帯域の数n回分だ
け上記操作を繰り返せば、(7)式より、 (kは定数、i=1,……,n、j=1,……,n) なるn元連立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)を得ることができる。このDjから、 Rj=k1・Qj・Dj ……(8) (k1は定数、j=1,……,n) なる関係をもつ球形光束計の相対分光応答度Rj(j=1,
……,n)を演算装置5により求めることができる。
なお、光色可変光源から放射されるn種類の光の分光分
布のうち、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る。
なお、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、 (kは定数、i=1,……,n、j=1,……,n) なるn元連立方程式から、球形光束計分光応答度Rj(j
=1,……,n)を直接求めることができる。
なお、第2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る。
なお、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ば、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
ことができる。
なお、光色可変光源としては、カラーCRTを用いてもよ
い。
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、1は積分球、2は受光器、8は光源、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(j=1,……,n)
で、未知数であるとする。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)とする。光源8により放射された光は、積分
球1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I
が出力される。このとき、積分球1分光効率Qj(j=1,
……,n)は、以下の式で表わされる。
(k2は定数、α=s/S、j=1,……,n) 従って、受光器2の出力Iは、 (kは定数、j=1,……,n) となる。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、i=1,……,n、j=1,……,n) なるn元連立一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、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Rj(j=1,
……,n)を演算装置5により求めることができる。
なお、光吸収シートは、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
うにする。
なお、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ば、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
化させるだけでもよい。
なお、5図に示すように、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
球形光束計でも、本方法を用いることができ、また、迅
速な測定を行なうことができる。5図において、10は光
吸収シート切り換え装置である。
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は積分球、
11は偏光素子、12は偏光板、13は反射板、14は、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
13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、出射される光は、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る。この偏光の程度は、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る。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
とができる。これは、本発明第2の実施例における、光
吸収シートを換えることと同様の効果得ることができ、
本発明第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る。
なお、反射板13は省略する事ができる。
なお、偏光素子として液晶素子を用いることができる。
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は積分球、2は
受光器、5は演算装置、15は電球、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1内に
光が供給される。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る。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
よって依存される。また、電球のフィラメント温度は、
電球の点灯電圧によって依存することによって、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る。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
を変化させることができる。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
明第1の実施例と同様に、球形光束計分光応答度を求め
ることができる。
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ができる。
発明の効果 本発明は、簡易かつ正確に球形光束計の分光応答度を測
定することができる。
また、本発明では、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。
また、本方法より球形光束計の分光応答度を測定する場
合、受光器の入射条件が実際の球形光束計構成時と同じ
にすることができるために、測定値の確度はきわめて高
いものとなる。
このように、本発明は、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図、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
例の測定原理図、第6図は本発明の第3の実施例の測定
原理図、第7図は本発明の第4の実施例の測定原理図で
ある。 1……積分球、2……受光器、3……光色可変光源、4
……光色可変制御装置、5……演算装置、6・7……遮
光板、8……光源、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……電球、
16……電球点灯装置、17……電球点灯電圧可変装置。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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Qj(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Dj
    (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、Pij(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
    Ii(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Dj(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。 (kは定数、i=1,……,n、j=1,……,n)
  2. 【請求項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Dj(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、Pj(i=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Qij(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Ii(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Dj(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。 (kは定数、i=1,……,n、j=1,……,n)
  3. 【請求項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Rj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。 Rj=Qj・Dj ……(3) (kは定数、i=1,……,n、j=1,……,n)
  4. 【請求項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Qij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. 【請求項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Qij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. 【請求項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Pij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. 【請求項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Pij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. 【請求項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。
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