(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピーク波長が４６０ｎｍ付近および６００ｎｍ付近であり、かつ２，８５６Ｋ付近の色温度を有する電球色発光ダイオードを光源として有する投光部と、投光部から照射された光を受光する標準比視感度特性を有するフォトダイオード等の光検出器を受光素子として有する受光部と、受光部から出力される電気信号を演算処理し透過率を求める処理部により構成される煙霧透過率測定装置。
【請求項２】
ピーク波長が４６０ｎｍ付近および６００ｎｍ付近であり、かつ２，８５６Ｋ付近の色温度を有する電球色発光ダイオードを光源として有し、かつ光源から照射された光を受光する標準比視感度特性を有するフォトダイオード等の光検出器を受光素子として有する投受光部と、投受光部から照射された光を反射する反射部と、投受光部から出力される電気信号を演算処理し透過率を求める処理部により構成される煙霧透過率測定装置。
【請求項３】
ピーク波長が４６０ｎｍ付近および６００ｎｍ付近であり、かつ２，８５６Ｋ付近の色温度を有する電球色発光ダイオード、受光素子に標準比視感度特性を有するフォトダイオード等の光検出器を用い、道路トンネルの各種照明下における視感透過率に極めて近似した透過率を得ることができる煙霧透過率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路トンネル内の視感透過率測定に用いられる煙霧透過率測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
道路トンネル内では、走行する自動車の排出ガス中に含まれる有害物質により視界が妨げられ、道路トンネル利用者の安全な通行に影響を及ぼす。そこで、道路トンネル内におけるヒトの目による見え方を視感透過率として数値化し、その測定データをもとに換気設備の制御を行う方法が実施されている。
【０００３】
道路トンネル内の視感透過率測定に用いられる煙霧透過率測定装置は、道路トンネル照明下における視感透過率を測定する装置と定義付けられ、図１に示すように投光部２と受光部４および処理部６により構成される場合（投光部・受光部分離型）、および図２に示すように投受光部７と反射部８および処理部６により構成される場合（投受光部一体型）がある。いずれにしても透過率は、光源１から照射された光が、道路トンネル内媒質を透過した後、受光素子５で電気信号に変換され、処理部６で演算処理することにより得られる。一方、道路トンネル内媒質の透過率は光源の波長に影響されることが知られている。これは、微粒子による光の散乱の量が、光の波長によるためである。従って、理想的な煙霧透過率測定装置は、装置が設置される道路トンネルの照明光源と同じ分光特性を有する光源と、図３に示すヒトの視感度として規定されるＣＩＥ（国際照明委員会）標準比視感度特性を有する受光素子で構成されることが望ましい。
【０００４】
煙霧透過率測定装置の光源については、過去にＨｅ−Ｎｅレーザが提案されている。これは、Ｈｅ−Ｎｅレーザの波長６３３ｎｍが道路トンネル照明のうち高圧ナトリウムランプの分光特性のピーク波長６００ｎｍに近似しているためとしている。（特許文献１）つまり、分光特性が道路トンネルの照明光源に近いものを投光部の光源に用いることにより、道路トンネル照明の光の減衰を再現できることになる。
【０００５】
またその他文献においては、光源として白熱ランプ、発光ダイオードあるいは半導体レーザを用いるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１０２０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、現在の道路トンネル照明には、低圧ナトリウムランプ、高圧ナトリウムランプ、蛍光ランプ、セラミックメタルハライドランプ等の各種光源が選択されている。これらの光源は、図４から図７に示すように３５０ｎｍから８００ｎｍの広い波長領域に分光分布を持っている。したがって、特許文献１による単波長のＨｅ−Ｎｅレーザを用いた光源では、道路トンネル照明の各種光源下における視感透過率の測定に適しているとはいえない。また、道路トンネル照明の光源に合わせて煙霧透過率測定装置の光源を選択して装置の製作を行うことは非常に困難である。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決し、煙霧透過率測定装置が設置される道路トンネル照明の光源に合わせて煙霧透過率測定装置の光源を選択することなく、道路トンネルにおける確度の高い視感透過率を測定できる煙霧透過率測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の煙霧透過率測定装置は、上記目的を達成するため、光源に図８に示すようなピーク波長が４６０ｎｍ付近および６００ｎｍ付近である分光特性を有し、かつ白熱電球と同様な２，８５６Ｋ付近の色温度を有する電球色発光ダイオード（ＬＥＤ）を用い、受光素子に標準比視感度特性を有するフォトダイオード等の光検出器を用いる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光源と受光素子の組合せによる透過率が道路トンネル照明の各種光源とヒトの標準比視感度特性の組み合わせによる視感透過率に近似しているので、煙霧透過率測定装置が設置される道路トンネル照明の光源によらず装置の製作が可能である。また光源の分光特性を調整するためのカラーフィルタ等を用いることが不要なため光学部品の構成が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１による煙霧透過率測定装置の構成図（投光部・受光部分離型）
【図２】本発明の実施の形態２による煙霧透過率測定装置の構成図（投受光部一体型）
【図３】ＣＩＥ（国際照明委員会）標準比視感度特性を示す分光特性図
【図４】低圧ナトリウムランプ分光特性図
【図５】高圧ナトリウムランプ分光特性図
【図６】蛍光ランプ分光特性図
【図７】セラミックメタルハライドランプ分光特性図
【図８】電球色ＬＥＤの分光特性図
【図９】標準比視感度特性と高圧ナトリウムランプの合成分光特性図（視感透過率１００％のとき）
【図１０】標準比視感度特性と高圧ナトリウムランプの合成分光特性図（視感透過率τ％のとき）
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
本発明による煙霧透過率測定装置は、前述した投光部・受光部分離型、投受光部一体型のどちらにも適用できる。
【００１４】
図１は、煙霧透過率測定装置のうち投光部２と受光部４が分離した場合の構成図である。図１による煙霧透過率測定装置は、光源１を有する投光部２と、投光部２から照射された光を受光する受光素子５を有する受光部４と、受光部４から出力される電気信号を演算処理し透過率を求める処理部６により構成される。投光部２、受光部４には、光学窓（または光学レンズ）３によって、光軸を調整されている。この光源１にピーク波長が４６０ｎｍ付近および６００ｎｍ付近であり、かつ２，８５６Ｋ付近の色温度を有する電球色発光ダイオード、受光素子５に標準比視感度特性を有するフォトダイオード等の光検出器を用いるものである。
【００１５】
ここで、煙霧透過率測定装置の投光部２に用いる光源１の発振周波数は、道路トンネル照明に用いられた周波数とは異なるものを用いている。受光部４では、光源１の発振周波数を含む帯域の電気信号のみを検出する回路を有しており、周囲の照明や自動車のヘッドライト等には影響されないようになっている。
【００１６】
（実施の形態２）
図２は、煙霧透過率測定装置のうち投受光部７が一体となった場合の構成図である。図２による煙霧透過率測定装置は、光源１および受光素子５を有する投受光部７と、投受光部７から照射された光を反射する反射部８と、投受光部７から出力される電気信号を演算処理し透過率を求める処理部６により構成される。投受光部７には、光学窓（または光学レンズ）３を設け、反射部８には、ミラー（またはプリズム）９を設け、光軸が調整されている。この光源１に色温度が２，８５６Ｋで代表される電球色発光ダイオード、受光素子５に標準比視感度特性を有するフォトダイオード等の光検出器を用いるものである。
【実施例】
【００１７】
ここで、視感透過率の測定の原理について簡単に説明する。
【００１８】
道路トンネル内媒質の波長λにおける分光透過率τ（λ）はランベルト・ベールの公式を基にして以下の式で求められる。
【００１９】
【数１】
0005887490.tif 000002
【００２０】
ここで、ｋは定数、γはトンネル内媒質の粒径分布より求められる波長係数、Ｄはトンネル内媒質の濃度、Ｌはトンネル内媒質の厚さである。この式からも道路トンネル内媒質の視感透過率は、照明光源の波長に影響されることがわかる。
【００２１】
一方、道路トンネル照明下における視感透過率は、照明光源の分光特性と標準比視感度特性の合成分光特性より求められる。
【００２２】
例えば、図９は高圧ナトリウムランプと標準比視感度特性の合成分光特性であり視感透過率１００％のときを示し、その感度は領域１１の面積で表されＩ0とする。
【００２３】
一方、図１０は高圧ナトリウムランプ照明下における視感透過率τ％となるある道路トンネル内媒質の濃度条件のときを示し、その感度は領域１２の面積で表されＩ1  とする。この視感透過率τ％は以下の式で求められる。
【００２４】
【数２】
0005887490.tif 000003
【００２５】
すなわち、ある道路トンネル内媒質の濃度条件の視感透過率は、照明光源と標準比視感度特性の合成分光特性による感度Ｉ0を基準として、そのときに得られた感度Ｉ1との比で表される。
【００２６】
次に、本発明の煙霧透過率測定装置と、他の光源を用いた煙霧透過率測定装置とで算出される透過率の相違について述べる。
【００２７】
上記式（１）および式（２）に基づき、波長６００ｎｍにおける分光透過率が４０％となる道路トンネル内媒質の濃度条件において、道路トンネル照明下における視感透過率（ｂ）とその濃度条件における煙霧透過率測定装置による視感透過率（ａ）を比較し、最大どの程度の差（ｃ）が生じるか算出した。すなわち、煙霧透過率測定装置の光源として、白熱ランプ、赤色発光ダイオード、白色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、赤色半導体レーザ、電球色発光ダイオードを用いたときの透過率をそれぞれ算出した（表１のａ）。次に、道路トンネル照明として、低圧ナトリウムランプ、高圧ナトリウムランプ、蛍光ランプ、セラミックメタルハライドランプを用いたときの透過率ｂを算出した。そして、ａ−ｂの絶対値が最も大きくなる組み合わせを下の表１に記載した。ただし、白熱ランプを用いた煙霧透過率測定装置には赤外カットフィルタを装着するものとした。また、受光素子はすべて標準比視感度特性を有する光検出器とし、道路トンネル内媒質の波長係数は１．０とした。
【００２８】
【表１】
0005887490.tif 000004
【００２９】
表１のとおり、電球色発光ダイオードを用いた煙霧透過率測定装置によれば、各種の道路トンネル照明下において、実際の透過率と測定する透過率との差が小さくなる。すなわち、電球色発光ダイオードを用いた煙霧透過率測定装置は、実際の道路トンネル内における透過率に対し最も近い計測値を出力するのである。
【００３０】
よって、光源１にピーク波長が４６０ｎｍ付近および６００ｎｍ付近であり、かつ２，８５６Ｋ付近の色温度を有する電球色発光ダイオード、受光素子５に標準比視感度特性を有するフォトダイオード等の光検出器を用いた煙霧透過率測定装置の透過率は、他の煙霧透過率測定装置の光源に対し道路トンネル照明下における視感透過率に極めて近似していることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、道路トンネルの視感透過率測定に使用される煙霧透過率測定装置において、道路トンネル照明の各種光源の種類に関わらない信頼性の高い視感透過率の測定に適用できる。
【符号の説明】
【００３２】
１  光源
２  投光部
３  光学窓または光学レンズ
４  受光部
５  受光素子
６  処理部
７  投受光部
８  反射部
９  ミラーまたはプリズム
１１  （高圧ナトリウムランプ照明下における視感透過率１００％のときの受光感度を示す）領域
１２  （高圧ナトリウムランプ照明下における視感透過率τ％のときの受光感度を示す）領域
【図１】
0005887490.tif 000005
【図２】
0005887490.tif 000006
【図３】
0005887490.tif 000007
【図４】
0005887490.tif 000008
【図５】
0005887490.tif 000009
【図６】
0005887490.tif 000010
【図７】
0005887490.tif 000011
【図８】
0005887490.tif 000012
【図９】
0005887490.tif 000013
【図１０】
0005887490.tif 000014