(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
標準比視感度をＶ（λ）、Ｓ錐体感度をＳＢ（λ）とすると、Ｖ（λ）＋ｍ・ＳＢ（λ）（ｍは正の係数）の関数に基づいて入射光の照度または輝度を算出する光学測定装置。
【請求項２】
受光量に応じた信号が出力される受光部と、
受光部での波長毎の感度特性が、標準比視感度をＶ（λ）、Ｓ錐体感度をＳＢ（λ）とすると、Ｖ（λ）＋ｍ×ＳＢ（λ）（ｍは正の係数）の関数に応じた感度曲線となるように、入射光を前記受光部へ選択的に透過させる感度補正部と、
前記受光部の出力に応じて照度または輝度を算出する演算部と、
を備えることを特徴とする光学測定装置。
【請求項３】
前記受光部は、第１光電変換素子と第２光電変換素子とを有し、
前記感度補正部は、
前記第１光電変換素子での波長毎の感度特性が、標準比視感度に応じた感度特性となるように、入射光を該第１光電変換素子へ選択的に透過させる第１光学フィルタと、
前記第２光電変換素子での波長毎の感度特性が、Ｓ錐体感度に応じた感度特性となるように、入射光を該第２光電変換素子へ選択的に透過させる第２光学フィルタと、を有し、
前記第１光電変換素子および前記第２光電変換素子は、受光量に応じた信号をそれぞれ出力することを特徴とする請求項２に記載の光学測定装置。
【請求項４】
前記演算部において前記第１光電変換素子の出力に応じて照度または輝度を算出する第１算出モードと、前記演算部において前記第１光電変換素子および前記第２光電変換素子の出力に応じて照度または輝度を算出する第２算出モードと、を切り替える切替え部を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の光学測定装置。
【請求項５】
各波長に対応する受光量に応じた信号が出力される分光部と、
前記信号から標準比視感度およびＳ錐体感度に応じた感度曲線とし、これに応じて照度または輝度を算出する演算部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。
【請求項６】
前記第２算出モードにおいて前記第２光電変換素子の出力が照度または輝度に寄与する割合を決める係数を入力する入力部を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の光学測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明器具の特性を測定する測定装置に関し、例えば、照度や輝度を測定可能な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両による夜間走行の快適性と安全性を向上させるためには、視認性の良いヘッドランプが必要不可欠である。近年、従来のハロゲン光源やＨＩＤ（High Intensity Discharge）光源を用いたヘッドランプに加えて、ＬＥＤヘッドランプの開発、採用が進んでいる。このように、ヘッドライト光源が白熱電球からハロゲン光源、ＨＩＤ光源、ＬＥＤ光源と高効率光源に進展する各段階で、開発者や使用者らは路面の明るさ感の向上やグレアの増加を実感してきた。
【０００３】
一方、このような各種光源の特性や性能を客観的に評価するものとして、従来、照度計や輝度計などの光学測定装置が知られている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−８３９２０号公報
【特許文献２】特開昭６２−９０５１７号公報
【特許文献３】特開２００６−１７７８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述のような照明光源の進展の中で、従来の測定装置で測定した光量が同一であっても、照明光源の分光分布の相違によって心理的なグレア量や明るさ感が異なる、という現象があることが明らかになってきた。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、心理的な明るさ感を客観的に測定する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の光学測定装置は、標準比視感度およびＳ錐体感度に基づいて入射光の照度または輝度を算出する。
【０００８】
また、本発明の他の態様の光学測定装置は、受光量に応じた信号が出力される受光部と、受光部での波長毎の感度特性が、標準比視感度およびＳ錐体感度に応じた感度曲線となるように、入射光を受光部へ選択的に透過させる感度補正部と、受光部の出力に応じて照度または輝度を算出する演算部と、を備える。
【０００９】
これらの態様によると、Ｓ錐体の感度領域である波長成分の光が含まれる照明光源について、従来の照度や輝度の測定と同様の手法で、明るさ感を客観的に測定することができる。これにより、従来の標準比視感度のみに対応した測定装置で特定の光源を測定した場合に生じる、観察者が実際に感じる明るさ感と測定値との乖離が低減される。
【００１０】
受光部は、第１光電変換素子と第２光電変換素子とを有してもよい。感度補正部は、第１光電変換素子での波長毎の感度特性が、標準比視感度に応じた感度特性となるように、入射光を該第１光電変換素子へ選択的に透過させる第１光学フィルタと、第２光電変換素子での波長毎の感度特性が、Ｓ錐体感度に応じた感度特性となるように、入射光を該第２光電変換素子へ選択的に透過させる第２光学フィルタと、を有してもよい。第１光電変換素子および第２光電変換素子は、受光量に応じた信号をそれぞれ出力してもよい。これにより、受光量の標準比視感度に応じた出力と、受光量のＳ錐体感度に応じた出力とが別々に得られる。
【００１１】
演算部において第１光電変換素子の出力に応じて照度または輝度を算出する第１算出モードと、演算部において第１光電変換素子および第２光電変換素子の出力に応じて照度または輝度を算出する第２算出モードと、を切り替える切替え部を更に備えてもよい。これにより、標準比視感度のみに応じて照度や輝度を算出するモードに加えて、標準比視感度およびＳ錐体感度に応じて照度や輝度を算出するモードへ簡便に切り替えることができる。
【００１２】
各波長に対応する受光量に応じた信号が出力される分光部と、信号から標準比視感度およびＳ錐体感度に応じた感度曲線とし、これに応じて照度または輝度を算出する演算部と、を備えてもよい。これにより、従来の標準比視感度のみに対応した測定装置で特定の光源を測定した場合に生じる、観察者が実際に感じる明るさ感と測定値との乖離が低減される。
【００１３】
第２算出モードにおいて第２光電変換素子の出力が照度または輝度に寄与する割合を決める係数を入力する入力部を更に備えてもよい。これにより、Ｓ錐体感度に応じた第２光電変換素子の出力が照度または輝度に寄与する割合を決める係数を、入力部から適宜入力することで変更することが可能となり、明るさ感に、より精度よく対応した照度や輝度が得られる。
【００１４】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、心理的な明るさ感を客観的に測定する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】波長に対する各錐体（Ｓ，Ｍ，Ｌ）の分光感度関数のグラフを示した図である。
【図２】ＬＥＤ、ＨＩＤ、ハロゲンの各光源における分光分布を示した図である。
【図３】第１の実施の形態に係る光学測定装置の外観を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る光学測定装置の要素を模式的に示した図である。
【図５】第２の本実施の形態に係る光学測定装置の要素を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１８】
本発明者は、自動車のヘッドランプ用光源としてＬＥＤ光源を用いた場合にＨＩＤ光源やハロゲン光源を用いた場合と比較して明るく感じるという現象、つまり、従来の輝度計や照度計でそれぞれの光源の測定値が同じになるように調整したにもかかわらず人が感じる明るさ感が異なるという現象は、人の目の細胞の一つであるＳ錐体（青味を感じる細胞）の影響であることに想到した。
【００１９】
そのため、自動車用ヘッドランプや家庭用照明器具を始め多くの照明装置への採用が進展しているＬＥＤ光源の明るさを評価する装置として、従来の照度計や輝度計に改善の余地がある点に想到した。
【００２０】
図１は、波長に対する各錐体（Ｓ，Ｍ，Ｌ）の分光感度関数のグラフを示した図である。従来、明るさを評価する照度や輝度は、人の目のＭ錐体（緑味を感じる細胞）、Ｌ錐体（赤味を感じる細胞）の感度特性ＳＧ（λ）、ＳＲ（λ）から求められており、式（１）に示す通りとなっている。
輝度Ｌ＝ＫΣ３８０−７８０Ｓ（λ）・ｐ（λ）・Ｖ（λ）・ｄλ・・・式（１）
Ｋ＝６８３ｌｍ／Ｗ
Ｓ（λ）：路面上の分光放射輝度
ｐ（λ）：路面の分光反射率
Ｖ（λ）＝Ｍ錐体感度ＳＧ（λ）＋Ｌ錐体感度ＳＲ（λ）：標準比視感度曲線
【００２１】
式（１）に示すように、標準比視感度曲線Ｖ（λ）には、Ｓ錐体の感度特性ＳＢ（λ）は考慮されていない。そのため、Ｓ錐体の感度を有する波長の光が光源に含まれていても、輝度計や照度計の測定結果にほとんど変化をもたらさない。そのため、そのような光源を観測者が測定した場合には、測定装置の測定値と観測者が感じる明るさ感に乖離が生じることになる。
【００２２】
図２は、ＬＥＤ、ＨＩＤ、ハロゲンの各光源における分光分布を示した図である。図２に示すように、ＬＥＤ光源の光は、Ｓ錐体の感度が高い波長域（４５０ｎｍ前後）の放射輝度が高いことがわかる。そのため、ＬＥＤ光源においては、特に前述の測定値と明るさ感との乖離が生じやすいことになる。
【００２３】
そこで、本実施の形態に係る光学測定装置は、従来のＨＩＤ光源やハロゲン光源だけではなく、今後広範囲の照明分野での普及が期待されるＬＥＤ光源についても、観測者が感じる明るさ感と測定値との乖離を減少させ、より客観的な測定を可能としている。
【００２４】
［第１の実施の形態］
（光学測定装置）
図３は、第１の実施の形態に係る光学測定装置の外観を示す図である。図４は、第１の実施の形態に係る光学測定装置の要素を模式的に示した図である。なお、図３、図４に示す光学測定装置としては、照度計を例にして説明する。
【００２５】
図３に示すように、照度計１０は、受光部１２と、表示部１４と、入力部１６と、スイッチ１８と、筐体２０と、光源から出射された光を拡散する乳白色フィルタ２２とを備える。受光部１２は、乳白色フィルタ２２の下方に配置された光電変換素子としての第１フォトセンサ２４および第２フォトセンサ２６とを有する。また、図４に示すように、受光した第１フォトセンサ２４は、その受光量に応じた電流が流れるように構成されており、その電流はＩ−Ｖ変換器２８により電圧に変換される。同様に、受光した第２フォトセンサ２６は、その受光量に応じた電流が流れるように構成され、その電流はＩ−Ｖ変換器３０により電圧に変換される。
【００２６】
各Ｉ−Ｖ変換器で変換された電圧信号は、Ａ−Ｄ変換器３２，３４にてデジタル信号に変換され、ＣＰＵ等で構成される演算部３６で所定の演算が行われる。つまり、演算部３６は、受光部１２の出力に応じて照度を算出する。演算の結果は、照度や明るさ感を示す値として、例えば液晶ディスプレイ画面からなる表示部１４に表示される。
【００２７】
このような照度計１０は、Ｍ錐体の感度特性およびＬ錐体の感度特性に応じたものとして定められている標準比視感度Ｖ（λ）に近似した感度特性を有する受光部が求められている。そこで、本実施の形態では、第１フォトセンサ２４と乳白色フィルタ２２との間に第１光学フィルタ３８が設けられている。そして、第１フォトセンサ２４と第１光学フィルタ３８とで実現される分光応答度特性は、標準比視感度Ｖ（λ）に適合するように調整されている。つまり、第１光学フィルタ３８は、第１フォトセンサ２４での波長毎の感度特性が、標準比視感度Ｖ（λ）に応じた感度曲線となるように、入射光を第１フォトセンサ２４へ選択的に透過させる。ここで、第１光学フィルタ３８は、光透過率特性が異なるガラスフィルタを複数種類組み合わせたものが用いられる。
【００２８】
このように構成した受光部により、従来のＪＩＳやＣＩＥ標準表色系などの規格に沿った照度の測定が可能となる。
【００２９】
一方、本実施の形態に係る照度計１０においては、第２フォトセンサ２６と乳白色フィルタ２２との間に第２光学フィルタ４０が設けられている。そして、第２フォトセンサ２６と第２光学フィルタ４０とで実現される分光応答度特性は、Ｓ錐体感度ＳＢ（λ）に応じたものとなるように調整されている。つまり、第２光学フィルタ４０は、第２フォトセンサ２６での波長毎の感度特性が、Ｓ錐体感度ＳＢ（λ）に応じた感度曲線となるように、入射光を第２フォトセンサ２６へ選択的に透過させる。ここで、第２光学フィルタ４０は、光透過率特性が異なるガラスフィルタを複数種類組み合わせたものが用いられる。
【００３０】
（測定方法）
次に、本実施の形態に係る照度計１０による照度の測定方法について説明する。通常の照度計として使用する場合、スイッチ１８を操作して、第１フォトセンサ２４の出力に応じて照度を算出する第１算出モードを選択する。ヘッドランプ光源が路面で反射した光のうち、第１光学フィルタ３８によって標準比視感度Ｖ（λ）に対応する波長域の光が第１フォトセンサ２４に入射する。第１フォトセンサ２４は受光量に応じて起電流Ａ１を発生し、その起電流Ａ１がＩ−Ｖ変換器２８で変換され、更にＡ−Ｄ変換器３２でデジタル信号Ｄ１に変換され、演算部３６に入力される。演算部３６では、前述の式（１）と同様な処理により照度Ａｋが算出される。
【００３１】
一方、ＬＥＤ光源など、心理的な明るさと従来の照度計での測定値との間に乖離が見られる光源を測定する場合、スイッチ１８を操作して、第１フォトセンサ２４および第２フォトセンサ２６の出力に応じて照度（明るさ感）を算出する第２算出モードを選択する。なお、第２算出モードで算出される照度は、第１算出モードで算出される照度とは異なり、Ｓ錐体の感度領域である短波長成分が照度の値に寄与する点が考慮されている。
【００３２】
第１算出モードと同様に、光源からの光のうち、第１光学フィルタ３８によって標準比視感度Ｖ（λ）に対応する波長域の光が第１フォトセンサ２４に入射する。第１フォトセンサ２４は受光量に応じて起電流Ａ１を発生し、その起電流Ａ１がＩ−Ｖ変換器２８で変換され、更にＡ−Ｄ変換器３２でデジタル信号Ｄ１に変換され、演算部３６に入力される。加えて、光源からの光のうち、第２光学フィルタ４０によってＳ錐体の感度特性ＳＢ（λ）に対応する波長域の光が第２フォトセンサ２６に入射する。第２フォトセンサ２６は受光量に応じて起電流Ａ２を発生し、その起電流がＩ−Ｖ変換器３０で変換され、更にＡ−Ｄ変換器３４でデジタル信号Ｄ２に変換され、演算部３６に入力される。
【００３３】
本実施の形態に係る照度計１０において、第２算出モードで算出される照度（明るさ感）Ｌｅｑは、式（２）で表せる。
明るさ感Ｌｅｑ＝ＫΣ３８０−７８０Ｓ（λ）・ｐ（λ）・Ｖｋ（λ）・ｄλ・・・式（２）
ここで、Ｖｋ（λ）＝Ｖ（λ）＋ｍ・ＳＢ（λ）である。また、係数ｍは、光源の光で照射される視対象の分光反射特性によって変動する値であり、図２に示している視感度曲線Ｖｋ（λ）は視対象がアスファルトの場合のものである。本実施の形態では、係数ｍが１．４９の場合に観測者が感じる主観的な明るさ感と照度計の測定値との関係が概ね対応した。なお、測定対象である視対象の材質や表面状態などに応じて、入力部１６から数値を入力することで、係数ｍの変更が可能である。係数ｍは、Ｓ錐体感度に応じた第２フォトセンサ２６の出力が照度（明るさ感）に寄与する割合を決める値である。例えば、本発明者の検討によれば、視対象がグレーの綿生地サンプルの場合、入力部１６から係数ｍとして０．６３を入力することで、観測者が感じる主観的な明るさ感と照度計の測定値との関係が概ね対応した。
【００３４】
このように、第１算出モードによる測定の場合と異なり、標準比視感度Ｖ（λ）とＳ錐体感度ＳＢ（λ）の関数であるＶｋ（λ）を考慮した第２算出モードによる明るさ感の測定値は、Ｓ錐体の感度領域である波長成分の光が多く含まれるＬＥＤ光源であっても、観測者の主観的な明るさ感に応じた大きさとなる。そのため、本実施の形態に係る照度計は、ハロゲン光源やＨＩＤ光源に限らず、ＬＥＤ光源を含む種々の光源について、観測者が感じる主観的な明るさ感に対応した照度を算出することができる。
【００３５】
本実施の形態に係る照度計１０によると、Ｓ錐体の感度領域である波長成分の光が含まれる例えばＬＥＤ光源について、従来の照度や輝度の測定と同様の手法で、明るさ感を客観的に測定することができる。これにより、従来の標準比視感度のみに対応した測定装置で特定の光源を測定した場合に生じる、観察者が実際に感じる明るさ感と測定値との乖離が低減される。
【００３６】
また、照度計１０における受光部１２は、複数のフォトセンサを備えており、受光量に応じた信号をそれぞれ出力することができる。そのため、受光量の標準比視感度に応じた出力と、受光量のＳ錐体感度に応じた出力とが別々に得られる。
【００３７】
また、スイッチ１８により第１算出モードと第２算出モードとを簡便に切り替えることができ、複数の機能を兼用したコンパクトで操作性の良好な照度計を実現することができる。
【００３８】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、物理的に分離した複数のフォトセンサを備えた照度計を例に説明した。第２の実施の形態に係る光学測定装置は、一組の分光器とＣＣＤとで第１の実施の形態における照度計と同様の機能を実現するものである。以下では、第１の実施の形態と同様の構成については同じ符号を付し、作用や効果等重複する説明は適宜省略する。
【００３９】
図５は、第２の実施の形態に係る光学測定装置の要素を模式的に示した図である。図５に示すように、照度計１１０は、分光器１１２と、受光部としてのＣＣＤ１１４と、Ｉ−Ｖ変換器１１６と、Ａ−Ｄ変換器１１８と、演算部１２０と、表示部１４と、入力部１６と、スイッチ１８とを備える。分光器１１２は、例えばプリズムや回折格子であり、入射する光を各波長によって分光する。分光器１１２で分光された光は、ＣＣＤ１１４の受光面に到達する。受光面において、分光された光が到達する領域は、波長によって異なっている。そのため、ＣＣＤ１１４は、分光された光の波長毎の受光量に応じた信号を出力することができる。出力された信号は、Ｉ−Ｖ変換器１１６、Ａ−Ｄ変換器１１８を経て、演算部１２０に入力される。演算部１２０は、波長毎に出力された信号を、標準比視感度およびＳ錐体感度、または標準比視感度に基づいて変換し、照度または輝度を算出する。
【００４０】
本実施の形態に係る照度計１１０を通常の照度計として使用する場合、スイッチ１８を操作して、ＣＣＤ１１４から波長毎に出力された信号を、演算部１２０にて標準比視感度Ｖ（λ）に基づいて変換し照度を算出する第１算出モードを選択する。一方、ＬＥＤ光源など、心理的な明るさと従来の照度計での測定値との間に乖離が見られる光源を測定する場合、スイッチ１８を操作して、ＣＣＤ１１４から波長毎に出力された信号を、演算部１２０にて標準比視感度Ｖ（λ）およびＳ錐体感度ＳＢ（λ）に基づいて照度（明るさ感）を算出する第２算出モードを選択する。
【００４１】
以上、本発明を実施の形態や実施例をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４２】
上述の実施の形態では、光学測定装置として照度計を例に説明しているが、輝度計であってもよい。この場合、上述の「照度」という言葉は「輝度」と読み替えることができる。また、照度とは、規格に定められている定義にしたがって測定されたものに限られるものではなく、照度計１０によって測定された測定値をいう。例えば、上述の第１算出モードで測定された測定値を標準照度、第２算出モードで測定された測定値を明るさ感照度と区別することもできる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  照度計、  １２  受光部、  １４  表示部、  １６  入力部、  １８  スイッチ、  ２０  筐体、  ２２  乳白色フィルタ、  ２４  第１フォトセンサ、  ２６  第２フォトセンサ、  ２８，３０  Ｉ−Ｖ変換器、  ３２，３４  Ａ−Ｄ変換器、  ３６  演算部、  ３８  第１光学フィルタ、  ４０  第２光学フィルタ。
【図１】
0005529471.tif 000002
【図２】
0005529471.tif 000003
【図３】
0005529471.tif 000004
【図４】
0005529471.tif 000005
【図５】
0005529471.tif 000006