Photometric device

本発明は、暗所視や薄明視における明るさを計測するための測光装置に関する。

人の分光視感効率は明所視、暗所視、薄明視でそれぞれ異なっている。 明所視では錐体細胞の働きで色の知覚が可能であり、暗所視では錐体細胞が機能しないために色の知覚はできないものの、桿体細胞の働きによって感度が向上する。 また、薄明視は明所視と暗所視の中間の状態であって、錐体細胞と桿体細胞の双方が機能している。 ここで、明所視における分光視感効率のピーク波長が約555nmであるのに対し、暗所視における分光視感効率のピーク波長が約507nmにシフトしている。 このような現象は、プルキンエ現象としてよく知られている。

人の目で感じられる明るさの指標として、一般に輝度や照度が利用される。 しかしながら、従来の輝度計や照度計は、明所視における分光視感効率に基づいて輝度や照度を計測している。 そのため、暗所視や薄明視における輝度計や照度計の計測値と、実際に人の目で感じられる明るさとの間に隔たりがあった。

そこで、特許文献１記載の従来例では、光源の相関色温度および輝度(明所視における輝度：明所視等価輝度)と薄明視等価輝度との間に相関があるという知見に基づき、輝度および相関色温度の計測値から光源の薄明視等価輝度を演算している。

しかしながら、特許文献１記載の従来例は、薄明視における分光視感効率と光源の色温度との関係が不明確であるため、計測値の妥当性が低いことから、殆ど普及していない。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、薄明視における明るさの計測精度の向上を目的とする。

本発明の測光装置は、明所視における輝度を計測する第１輝度計測部と、暗所視における輝度を計測する第２輝度計測部と、前記第１輝度計測部の計測値並びに前記第２輝度計測部の計測値から薄明視における輝度を演算する演算部とを備え、当該演算部は、前記第１輝度計測部の計測値と、当該第１輝度計測部の計測値に対する前記第２輝度計測部の計測値の比率とから前記薄明視における輝度を演算することを特徴とする。

この測光装置において、入射光を分光する分光手段と、当該分光手段で分光された複数の波長域毎の光強度を計測する計測部とを備え、前記第１輝度計測部は、前記計測部の計測値を明所視での分光視感効率に応じて積算することで明所視における輝度を計測し、前記第２輝度計測部は、前記計測部の計測値を暗所視での分光視感効率に応じて積算することで暗所視における輝度を計測することが好ましい。

本発明の測光装置は、薄明視における明るさの計測精度が向上するという効果がある。

本発明に係る測光装置の実施形態１を示すブロック図である。

同上におけるデータテーブルの説明図である。

本発明に係る測光装置の実施形態２を示すブロック図である。

(実施形態１)
本実施形態の測光装置は、図１に示すように光学部１、ハーフミラー２、ミラー３、第１光学フィルタ４、第１光電変換器５、第２光学フィルタ６、第２光電変換器７、演算部８、表示部９、ハウジング１０を備えている。

ハウジング１０は合成樹脂製又は金属製の箱体からなり、左側面に開口した孔から光を取り込む。 光学部１は、複数枚の凸レンズ100と、これら複数枚の凸レンズ100を支持してハウジング１０の前記孔を塞ぐ筒状の胴部101とで構成されている。 したがって、前記孔から取り込まれる光は、光学部１の凸レンズ100によって集光される。

ハーフミラー２は光学部１の光路上に設置されており、光学部１で集光された光を２方向に分岐する。 ハーフミラー２で分岐された一方の光路上に第１光学フィルタ４が設置されている。 この第１光学フィルタ４は、人の明所視における分光視感効率(以下、「明所視分光視感効率」と呼ぶ。)に合致したフィルタ特性を有するものであって、例えば、誘電体多層膜で形成されている。

ハーフミラー２で分岐された他方の光路は、ミラー３によって90度曲げられている。 そして、ミラー３で曲げられた光路上に第２光学フィルタ６が設置されている。 この第２光学フィルタ６は、人の暗所視における分光視感効率(以下、「暗所視分光視感効率」と呼ぶ。)に合致したフィルタ特性を有するものであって、例えば、誘電体多層膜で形成されている。

第１光電変換器５は、第１光学フィルタ４を通過した光を電気信号に変換する光電変換素子(図示せず)や、光電変換素子の出力電圧を増幅する増幅器(図示せず)などで構成されている。 すなわち、第１光電変換器５の出力電圧が明所視における輝度(明所視輝度)Lpを示している。

第２光電変換器７は、第１光電変換器５と同様に、第２光学フィルタ６を通過した光を電気信号に変換する光電変換素子(図示せず)や、光電変換素子の出力電圧を増幅する増幅器(図示せず)などで構成されている。 すなわち、第２光電変換器７の出力電圧が暗所視における輝度(暗所視輝度)Lsを示している。

演算部８は、第１光電変換器５及び第２光電変換器７の出力電圧をそれぞれ量子化(A/D変換)するA/D変換器、後述する演算を行うためのプログラムが格納されたメモリ、当該メモリに格納されているプログラムを実行するCPUなどで構成されている。 この演算部８は、CPUで前記プログラムが実行されることにより、以下のようにして薄明視における輝度(薄明視輝度)Lmesを演算している。 具体的には、演算部８は、明所視輝度Lpに対する暗所視輝度Lsの比率(=Ls/Lp)を算出し、明所視輝度Lpと当該比率とから、図２に示すデータテーブルを参照して薄明視輝度Lmesを求める。 例えば、明所視輝度Lp=0.1、比率(Ls/Lp)=0.85であれば、図２のデータテーブルから薄明視輝度Lmes=0.0947と求められる。

表示部９は、液晶ディスプレイなどの表示デバイスと、当該表示デバイスを駆動するドライバ回路とで構成されている。 そして、演算部８から出力される表示信号により、ドライバ回路が表示デバイスを駆動して、薄明視輝度Lmesの値(上記例であれば、Lmes=0.0947)を表示デバイスに表示する。

なお、図２に示すデータテーブルは予め実験によって求められるものであって、演算部８のメモリに格納されている。 但し、このデータテーブルは一例に過ぎず、これに限定されるものではない。 また、明所視輝度Lp又は比率の値がデータテーブルにない場合、演算部８は最も近い値を使用して内挿することにより、薄明視輝度Lmesを算出する。 ここで、データテーブルを用いる代わりに、予め求めた計算式を用いて薄明視輝度Lmesを算出するようにしても構わない。

このように本実施形態の測光装置では、第１光学フィルタ４及び第１光電変換器５からなる第１輝度計測部で明所視輝度Lpを計測し、第２光学フィルタ６及び第２光電変換器７からなる第２輝度計測部で暗所視輝度Lsを計測している。 そして、演算部８が、第１輝度計測部の計測値(明所視輝度Lp)と、第１輝度計測部の計測値(明所視輝度Lp)に対する第２輝度計測部の計測値(暗所視輝度Ls)の比率とから薄明視輝度Lmesを演算している。 その結果、本実施形態の測光装置は、薄明視における明るさ(薄明視輝度)の計測精度を向上させることができる。

(実施形態２)
本実施形態の測光装置は、図３に示すように入射光を分光する分光フィルタ１１と、分光フィルタ１１で分光された複数の波長域毎の光強度(輝度)を計測する計測部１２と、薄明視輝度を演算する演算部１３とを備えている。 但し、実施形態１の測光装置と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

分光フィルタ１１はプリズムからなり、波長毎の屈折率の違いを利用して入射光を複数の波長域の光に分離(分光)する。 計測部１２は、分光フィルタ１１で分光された各波長域と対応する複数の光電変換素子(図示せず)と、それぞれの光電変換素子の出力電圧を増幅する複数の増幅器(図示せず)とを有している。

演算部１３は、計測部１２の出力電圧を量子化(A/D変換)するA/D変換器、後述する演算を行うためのプログラムが格納されたメモリ、当該メモリに格納されているプログラムを実行するCPUなどで構成されている。 この演算部１３は、CPUで前記プログラムが実行されることにより、以下のようにして明所視輝度Lp、暗所視輝度Ls、薄明視輝度Lmesを演算している。

ここで、演算部１３は、計測部１２で計測される各波長域毎の計測値を、明所視感効率に対応した重み付け、例えば、ピーク波長(555nm)を含む波長域を１としたときに当該波長域から離れるに従って１よりも小さくなる重み付け係数を乗算した後に積算することで明所視輝度Lpを算出する。 同様に、演算部１３は、計測部１２で計測される各波長域毎の計測値を、暗所視感効率に対応した重み付け、例えば、ピーク波長(507nm)を含む波長域を１としたときに当該波長域から離れるに従って１よりも小さくなる重み付け係数を乗算した後に積算することで暗所視輝度Lsを算出する。 すなわち、本実施形態の測光装置では、演算部１３が第１輝度計測部並びに第２輝度計測部に相当する。

さらに演算部１３は、実施形態１と同様に、明所視輝度Lpに対する暗所視輝度Lsの比率(=Ls/Lp)を算出し、明所視輝度Lpと当該比率とから、図２に示すデータテーブルを参照して薄明視輝度Lmesを求める。

上述のように本実施形態の測光装置も実施形態１と同様に、薄明視における明るさ(薄明視輝度)の計測精度を向上させることができる。 また、実施形態１の測光装置では第１光学フィルタ４と第２光学フィルタ６の２枚のフィルタが用いられているのに対し、本実施形態の測光装置では分光フィルタ１１のみが用いられている。 そのため、本実施形態の測光装置は、フィルタの精度に依存した計測誤差が実施形態１の測光装置に比べて小さくなるという利点を有している。 しかも、本実施形態の測光装置では、複数の波長域毎の光強度(輝度)を計測しているので、演色評価数などの別の指標を演算部１３で算出することもできる。

４ 第１光学フィルタ(第１輝度計測部)
５ 第１光電変換器(第１輝度計測部)
６ 第２光学フィルタ(第２輝度計測部)
７ 第２光電変換器(第２輝度計測部)
８ 演算部