(57)【要約】【課題】  高価なフォトダイオードでない受光素子を用い製造コストを低下させると共に、海中のような光の弱い環境下でも即座に測定することができ、もって海中の光を測定する場合に、照度計の落下速度に対応して各深度の照度を測定することができるマルチスペクトル照度計を提供する。【解決手段】  光を拡散する拡散板１を設け、当該拡散板１に対応して複数の発光ダイオード２を並設しているので、拡散板１で光を受光して均一化し、各発光ダイオード２が均一化された光を受光し、光のエネルギーを受けることで結合されていた電子が結合から解かれ自由電子となって光の強弱に応じた起電力を生じ、各発光ダイオード２で起電力に基づき所定波長域の照度を求めれ、全ての発光ダイオード２からの照度を用いることでマルチスペクトル照度をえることができ、高価なフォトダイオードを用いることなく同様にマルチスペクトル照度をえることができると共に、ファトダイオードのように光を貯める過程と必要とせず迅速に測定することができる。【選択図】  図２
2005114638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を拡散する拡散板を設け、当該拡散板に対応して複数の発光ダイオードを並設したことを
特徴とするマルチスペクトル照度計。
【請求項２】
複数の発光ダイオードを並設し、当該各発光ダイオードに対して光を拡散する拡散板を設けたことを
特徴とするマルチスペクトル照度計。
【請求項３】
前記請求項１または２に記載のマルチスペクトル照度計において、
発光ダイオードを対象にキャリブレーションをして係数決定をしたことを
特徴とするマルチスペクトル照度計。
【請求項４】
前記請求項１ないし３に記載のマルチスペクトル照度計において、
水深計を設けたことを
特徴とするマルチスペクトル照度計。
【請求項５】
前記請求項１ないし４に記載のマルチスペクトル照度計において、
受光面となる拡散板と反対方向に錘を設けたことをで
特徴とするマルチスペクトル照度計。
【請求項６】
前記請求項１ないし４に記載のマルチスペクトル照度計において、
傾斜計を設けたことを
特徴とするマルチスペクトル照度計。
【請求項７】
前記請求項１ないし６に記載のマルチスペクトル照度計において、
複数の発光ダイオードのうち一の発光ダイオードを発光させ、残りの少なくとも一つの発光ダイオードで受光することを
特徴とするマルチスペクトル照度計。
【請求項８】
前記請求項７に記載のマルチスペクトル照度計において、
前記複数の発光ダイオードの略全てが、波長が短い光を発光する発光ダイオードが隣接するように配置したことを
特徴とするマルチスペクトル照度計。
【請求項９】
前記請求項１ないし８に記載のマルチスペクトル照度計において、
吊設用のワイヤー、通信用のケーブル等のワイヤー類を受光方向以外に延出して支持する支持構造を設けたことを
特徴とするマルチスペクトル照度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長に対する照度を測定するマルチスペクトル照度計に関し、特に、複数の受光素子を用いて照度を測定するマルチスペクトル照度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術としては、特開平８−１７８７４５号公報に開示されるものがあり、これを図１０にマルチスペクトル照度計の断面図として示し、以下説明する。図１０に示すこの背景技術は、色ガラスフィルタ１７１およびその裏面側に配置されたフィルムフィルタ１７２、１７３、１７４を含む視感度フィルタを有し、光源Ｌから照射される光を上記視感度フィルタを介してフォトダイオード１０２にて受光する照度計の受光部において、上記視感度フィルタは、４００〜５６０ｎｍの波長帯域でほぼ８０〜９０％の光透過率を有する１枚の色ガラスフィルタ１７１と、５６０ｎｍ付近の波長に対してほぼ７０％の最大光透過率を示し、それよりも短波長および長波長に向かってそれぞれ光透過率が漸減する第１のフィルムフィルタ１７２と、４４０ｎｍ付近の波長に対してほぼ６０％の最小光透過率を示し、それよりも短波長および長波長に向かってそれぞれ光透過率が漸増する第２のフィルムフィルタ１７３と、４２０〜５６０ｎｍの波長帯域でほぼ７０〜７５％の光透過率を有する第３のフィルムフィルタ１７４とから構成されている。このような背景技術によれば、上記各フィルムフィルタ１７２、１７３、１７４は色ガラスフィルタ１７１の裏面側（反光源側）に配置されているため、入射光による熱的影響が緩和され、各フィルムフィルタ１７２、１７３、１７４が変形するおそれはない。また、使用する色ガラスフィルタ１７１が１枚であるため、その筐体を小型軽量化することができるとともに、上記の光透過率特性を有する色ガラスフィルタ１７１と各フィルムフィルタ１７２、１７３、１７４を組み合わせることにより、標準比視感度特性に近似した分光応答度が得られる。
【特許文献１】特開平８−１７８７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記背景技術は、以上のように構成され、フィルタの変形防止、筐体の小型軽量化及び標準比視感度特性に近似した分光応答度の取得を実現することができるものの、フォトダイオードを使用しているため、照度計の製造コストが高くなるという課題を有し、また、フォトダイオードが受光による得られる起電力は小さく、特に、海中などの弱い光を受光しなければいけない環境においては、光を蓄えて検出する必要があり、測定時間に影響を与えるという課題を有する。さらに、海中の光を測定する場合には、海中に照度計を沈み込ませるのであるが、測定時間が長ければある深度で照度計を維持することが必要となり、照度計の落下スピードと共に測定する場合に比べて、作業性だけでなく、位置制御が困難であるという課題を有する。
【０００４】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、高価なフォトダイオードでない受光素子を用い製造コストを低下させると共に、海中のような光の弱い環境下でも即座に測定することができ、もって海中の光を測定する場合に、照度計の落下速度に対応して各深度の照度を測定することができるマルチスペクトル照度計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】
【０００５】
本発明に係るマルチスペクトル照度計は、光を拡散する拡散板を設け、当該拡散板に対応して複数の発光ダイオードを並設したものである。このように本発明においては、光を拡散する拡散板を設け、当該拡散板に対応して複数の発光ダイオードを並設しているので、拡散板で光を受光して均一化し、各発光ダイオードが均一化された光を受光し、光のエネルギーを受けることで結合されていた電子が結合から解かれ自由電子となって光の強弱に応じた起電力を生じ、各発光ダイオードで起電力に基づき所定波長域の照度を求めれ、全ての発光ダイオードからの照度を用いることでマルチスペクトル照度をえることができ、高価なフォトダイオードを用いることなく同様にマルチスペクトル照度をえることができると共に、ファトダイオードのように光を貯める過程と必要とせず迅速に測定することができる。迅速に測定することができるため、留まることなく照度計の落下速度に対応して各深度の照度を測定することができる。
【０００６】
また、本発明に係るマルチスペクトル照度計は、複数の発光ダイオードを並設し、当該各発光ダイオードに対して光を拡散する拡散板を設けたものである。このように本発明においては、複数の発光ダイオードを並設し、この各発光ダイオードに対して光を拡散する拡散板を設けているので、一つの大きな拡散板より複数の小さな拡散板の方が同一の拡散性、光の減衰率を有する拡散板を容易に用意することができ、直接発光ダイオードが受光する光を略同一とすることができ、誤差の範囲の小さな精度のよい測定を行うことができる。また、拡散板が損傷、汚れのため交換を要する場合であっても、交換を要する拡散板のみを交換することで対処でき、他の拡散板を交換する必要がなく、さらに、交換をした拡散板に対応する発光ダイオードに関して誤差の補正の調整を行うだけで済み、作業性もよい。
【０００７】
また、本発明に係るマルチスペクトル照度計は必要に応じて、発光ダイオードを対象にキャリブレーションをして係数決定をしたものである。このように本発明においては、発光ダイオードを対象にキャリブレーションをして係数決定をしているので、各発光ダイオードで測定可能なそれぞれの所定波長域で重複する部分が生じてもキャリブレーションして係数決定を行っているので、重複する部分での照度が略同一となって円滑かつ迅速にマルチスペクトル照度を求めることができる。
【０００８】
また、本発明に係るマルチスペクトル照度計は必要に応じて、水深計を設けたものである。このように本発明においては、水深計を設けているので、各水深でのマルチスペクトル照度を求めることができ、各水深毎に植物性プランクトン等の海中の状態を調査することができる。
【０００９】
また、本発明に係るマルチスペクトル照度計は必要に応じて、受光面となる拡散板と反対方向に錘を設けたものである。このように本発明においては、受光面となる拡散板と反対方向に錘を設けているので、本マルチスペクトル照度計を海中に沈めた場合には、受光面が鉛直上方向を向き、測定に必須の鉛直上方向のマルチスペクトル照度を得ることが出来る。測定時に受光面が一定方向に安定せずに多方向を向いてしまうと、正確な照度を得ることができず、特に角度依存性を有するベクトル照度の場合には測定時にこの受光面が一定方向を向いているということは必須の条件となる。ただし、意図的に複数の角度でのベクトル照度を求めたいときは例外となる。また、ある傾斜角のベクトル照度を得たい場合には、海中でそのような方向に傾くように錘を配設することで対応することができる。
【００１０】
また、本発明に係るマルチスペクトル照度計は必要に応じて、傾斜計を設けたものである。このように本発明においては、傾斜計を設けているので、マルチスペクトル照度と傾斜角を測定することができ、有効傾斜角のマルチスペクトル照度のみ測定値として有効として用いることができ、また、許容傾斜角内にある場合にのみ測定を行うことができ、無駄な測定データを整理する手間を省くことができる。
【００１１】
また、本発明に係るマルチスペクトル照度計は必要に応じて、複数の発光ダイオードのうち一の発光ダイオードを発光させ、残りの少なくとも一つの発光ダイオードで受光するものである。このように本発明においては、複数の発光ダイオードのうち一の発光ダイオードを発光させ、残りの少なくとも一つの発光ダイオードで受光しているので、受光して起電力が生じれば受光素子として正しく機能していることがわかり、さらに、予め発光する発光ダイオードと受光する発光ダイオードの組を決めて、初期の正常な場合にどのような起電力が生じるかを測定し記憶しておくことで、正しく動作しているか否かを判断する際に、どの程度正しく動作しているかが分かり、受光素子としての交換時期や故障していることを知ることができる。
【００１２】
また、本発明に係るマルチスペクトル照度計は必要に応じて、前記複数の発光ダイオードの略全てが、波長が短い光を発光する発光ダイオードが隣接するように配置したものである。このように本発明においては、前記複数の発光ダイオードの略全てが、波長が短い光を発光する発光ダイオードが隣接するように配置しているので、略全ての発光ダイオードにおいて測定する光以外の光を受光して正しく受光が行われているか否かを判別することができ、不良のある発光ダイオードで測定した測定データを得ることがないようにすることができる。
【００１３】
また、本発明に係るマルチスペクトル照度計は必要に応じて、吊設用のワイヤー、通信用のケーブル等のワイヤー類を受光方向以外に延出して支持する支持構造を設けたものである。このように本発明においては、ケーブルを受光方向以外に延出して支持する支持構造を設けたので、本マルチスペクトルで海中のマルチスペクトル照度を測定すべく水中に沈降させた場合に、ケーブルが測定に影響を与えるほど受光面に近寄ることなく、正確にマルチスペクトル照度を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（本発明の第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るマルチスペクトル照度計について図に基づき説明する。図１は本実施形態に係るマルチスペクトル照度計の上面図及び正面図、図２は本実施形態に係るマルチスペクトル照度計の正面方向及び上面方向からの要部拡大断面図、図３は本実施形態に係るマルチスペクトル照度計の制御演算部を実装した制御基板の正面図、図４は本実施形態に係るマルチスペクトル照度計の正面方向からの断面図、図５ないし図７は本実施形態に係るマルチスペクトル照度計の使用動作説明図である。
【００１５】
前記各図において、本実施形態に係るマルチスペクトル照度計は、光を拡散する拡散板１と、この拡散板１に対応して９個の発光ダイオード２と、水深を測定する水深計３と、この発光ダイオード２が受光したときに生じる起電力を受けて照度を演算する制御演算部４と、この制御演算部４と通信路を介して接続している通信部５とを備え、これら拡散板１、発光ダイオード２、水深計３、制御演算部４及び通信部５を覆う上部６ａと下部６ｂを接合して筒状を有する外装体６からなる構成である。
【００１６】
前記拡散板１は、白色グローブであり、図１では円形の平板状である。但し、９個の発光ダイオード２を並設しているために、これらの９個のどの発光ダイオード２にも同一の光が受光可能でなければならない。なお、拡散板１と発光ダイオード２の位置決めをした後に、標準光で各発光ダイオード２が受ける光の誤差を補正するように制御演算部４を構成した場合には、直接同一の光を受光可能なようにする必要はない。しかし、補正ができるといっても、できる限りを小さくするべく同一の光を受光可能にすることが望ましい。一般的の室内照度計の拡散板では乳白色グローブを用いるが、ここで本実施形態では白色としたのは波長依存性を持たないために好ましいからである。さらに、一般的の室内照度計の拡散板は受光素子を内包する球状であるが、本実施形態では角度依存性を有するベクトル照度を測定対象としているため平板状とした。したがって、スカラー照度を測定対象とする場合には、球状等の形状であってもよい。
【００１７】
前記９個の発光ダイオード２は、それぞれ発光色が異なり、受光できる波長域が異なる。図２（ｂ）に示すように発光ダイオード２はそれぞれの等間隔に並設されている。これは、制御演算部４と発光ダイオード２からの引き出し線とが容易に接続できるようにするためである。また、発光ダイオード２同士が影となって受光を妨げあることを防止するためでもある。なお、より受光による起電力を誘引できるように発光ダイオード２に逆方向に電圧を印加することもできる。
【００１８】
また、各発光ダイオード２で得られるそれぞれの所定波長域の照度において、所定波長域で重複する部分が生じる。重複する部分の波長域で照度が同一であれば、なんら問題ないが、通常は照度の差が生じるために、予め、標準光源（すでにどの波長の光でどの程度のエネルギー量か決まっているもの）などを用いてセンサーを照射し，センサーから得たシグナルと標準光源のエネルギー量から係数を決定するキャリブレーションを行う必要がある。このキャリブレーションにより得られた係数を用いて制御演算部で演算処理するか、その係数に応じた回路素子を設けて重複波長域での照度を略同一にする。
【００１９】
さらに発光ダイオード２は、受光する光のエネルギーによってＰＮ接合部のエネルギーギャップを超えて光電効果が生じ起電力が生じたものと考えられる。発光ダイオード２は発光色によって受光する光による起電力が異なる。緑色発光の発光ダイオード２の場合所定の波長以下の光だけでは起電力を生じなかった。次に、赤色発光の発光ダイオード２の場合では緑で起電力が生じなかった長波長の光を受光しても起電力が生じた。これは短波長の光ほど受光した物質に与えるエネルギーが大きいためかと考えられる。したがって、緑色発光の発光ダイオード２では、前記波長の光だけではエネルギーが足りず起電力が生じなかったことが分かる。このように各発光色により起電力が生じる波長が異なる。しかし、どの発光色も短波長の光であれば起電力が生じてしまう。そのため、図２示すように各発光ダイオード２に対して測定する波長域より短波長の光を遮るフィルターを設けることとした。
【００２０】
本マルチスペクトル照度計を海中で用いる場合に、測定対象となる波長としては、例えば、現在日本の人工衛星に搭載されたセンサーの仕様波長である３８０、４００、４１２、４４３、４６０、４９０、５２０、５４５、５６５、６２５、６６６、６８０、７１０、７４９、８６５、３７１５、８６００、１０８０及び１２００が該当する（以上全て単位は［ｎｍ］）。
【００２１】
前記水深計３は、多くの種類があり、例えば、圧力センサーを用いて測定するもの、光源からの光を受光して測定するもの等がある。圧力センサーを用いた水深計は、圧力センサーを外部に配置し、圧力センサーにかかる圧力を電気信号にし、この電気信号を増幅させるための増幅回路等を介在させてマイコンに入力し、マイコンが水深を演算する構成である。本実施形態に係るマルチスペクトルでは圧力センサー３ａを用いた水深計３を適用するとして、水圧を感知することができるように水深形の圧力センサー部分のみを外装体６の外部に表出させて配置する。
【００２２】
前記制御演算部４は、図３に示すように、各種演算処理を行うＣＰＵ４１と、プログラムや誤差のためのパラメータ等の演算処理を行うために必要とするデータを格納したＲＯＭ４２と、変更可能な設定値及びＣＰＵ４１が演算処理して求めた照度等の測定値等の演算処理を行うために必要とするデータ又は演算結果であるデータを格納するＲＡＭ４３と、前記発光ダイオード２との接続端子４４、通信部５との接続端子４５及び水深計３との接続端子４６等のインタフェースとからなり、これらＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３及びインタフェースを一体的に制御基板に配置した構成である。インタフェースと発光ダイオード２、通信部５及び水深形３との間には、各種回路素子を設けてもよく、例えば、インタフェースと各発光ダイオード２との間にＡ／Ｄ変換部を設けてもよく、また、インタフェースと通信部５との間にフィルターを設けてもよい。
【００２３】
前記通信部５は、制御演算部４と通信部５との接続端子４４を介して接続しており、外部からの入力信号を制御演算部４に出力したり、制御演算部４からの外部への出力信号を外部へ出力したりする。この通信部５は、あるシリアル・インターフェース規格に対応したものであってもよいし、独自規格に対応するものでもよい。例えば、ＲＳ−２３２Ｃのシリアル・インターフェース規格に対応したものでよい。通信部５だけでなく、通信部５に接続するケーブル８をも考慮して適用する規格を決定することが好ましい。特に、海中の照度を測る照度計の場合には、最大水深位置にもよるが、水圧に耐えうる強度を有するケーブル８を用いる必要がある。また、海流により捩れたり、揺れたりするのでこれらに耐えうる剛性をも要する。したがって、例えば特殊な外皮を施したアーマードケーブルを用いることが好ましい。通常の通信ケーブルに外皮を被せるように加工したものを用いてもよい。
【００２４】
前記外装体６は、上部６ａと下部６ｂとからなり、内部は空洞となっておりこの空洞に拡散板１、発光ダイオード２、制御演算部４、通信部５及び水深計３を内設している。外装体６の上部６ａの上方部分に拡散板１が外に接するように配設され、発光ダイオード２がこの拡散板１から所定距離をおいて同様に外装体６の上部６ａに拡散板１と共に一体的に配設されている。拡散板１と発光ダイオード２とが一体的に配設されているのは、拡散板１と発光ダイオード２の離間距離が測定値に影響を与えるからである。既に前記したように拡散板１と発光ダイオード２を配置した後に各発光ダイオード２が受光する光を均一でないために標準光を用いて誤差を設定している。このように誤差を設定しているにもかかわらず、拡散板１と発光ダイオード２の離間距離や相対位置が変更してしまっては設定した誤差が無意味となってしまうからである。また、拡散板１の保護のために透明な強化プラスチックを設けることもできるが、かかる強化プラスチックによる光の屈折及び減衰をも考慮して設ける必要がある。したがって、拡散板１自体を耐圧性を有する物質で成形することが望ましい。また、外装体６の配色は、光を反射しない黒系統の色が望ましい。
【００２５】
さらに、外装体６は他のマルチスペクトル照度計を構成する拡散板１、発光ダイオード２、制御演算部４、通信部５及び水深計３を覆っており、直接外界と接し、海中の照度を測定する場合には、水圧に耐え得る耐圧性及び海水への耐候性を備えていなければならない。したがって、強い強度を有するステンレスや、ある程度の強度を有し軽量なアルミニューム合金等が望ましい。これら金属の他には、優れた耐候性を有する強化ブラスチックを用いることも望ましい。ここで具体的に例示したもの以外であっても、耐圧性及び耐候性を有する物質により成形するものであれば用いることができる。さらに、どちらか一方を性質と有する物質を成形し、残り一方の性質を表面加工等の２次加工により満たすこともできる。
【００２６】
外装体６の下部６ｂには、図示しない錘を配置しており、これにより錘が鉛直下方向を向き下部６ｂが下方を向き上部６ａが上方を向くようになっている。これにより、上部６ａの中心部に配設された拡散板１が鉛直上方向を向き、鉛直上方向の光を確実に受光することができる。錘は下部６ｂと一体成形することもできるし、下部６ｂの下部部分だけを比重の重い部材で成形することでも実装できる。
【００２７】
通信部５とケーブル８との接続部分は、接合した状態で係合可能なように形成されている。このように係合可能なようにしたのは水の流入を防ぐためと、確実に接続するようにするためである。ワイヤーを用いず、ケーブル８をワイヤー代わりに吊設用に使用する場合には、特に強固な接続が要求される。ここで、必ずしも接合可能なように形成されている必要はなく、外れないように強固に接続し、水の流入が防げればよい。さらには、水の流入は別の部分で担保してもよい。例えば、通信部５の一部分に水膨潤性弾性材料製の部材を設けることでも水の流入を確実に防止することができる。
【００２８】
以上、本実施形態に係るマルチスペクトル照度計の構成及び構成要素の説明をしてきた。本実施形態に係るマルチスペクトル照度計は海中の照度を測るために特化した構成となっているが、同様に、拡散板１及び発光ダイオード２を用いて海中以外の照度を測定するマルチスペクトル照度計を構成することもできる。
【００２９】
次に、本実施形態に係るマルチスペクトル照度計の使用動作について説明する。既に説明した本マルチスペクトル照度計以外に、使用動作においては、ケーブル８の他端を接続するノートパソコンを用意する。これら本マルチスペクトル及びノートパソコンを測定船に積み込み、所望の測定ポイントまで移動する。
【００３０】
測定者は、図５に示すように本マルチスペクトル照度計を船外にもっといき、海に沈める。海に沈めた当初から上手く拡散板１が設けられている外装体６の上部６Ａａが鉛直上方向に向けばよいが、慎重に本マルチスペクトル照度計を沈降させない限りは、必ずしもかかる方向を向いていない場合がある（図６（ａ）参照）。しかし、外装体６の下部６ｂには錘があるので、下降の途中で必ず外装体６の上部６Ａａが鉛直上方向に向くようになる（図６（ｂ）参照）。ただし、水面付近のマルチスペクトルを測定したい場合には、慎重に本マルチスペクトル照度計を沈降させるか、別途沈降させるための機材が必要となる。
【００３１】
水中にマルチスペクトル照度計を沈めた後に、測定者はノートパソコンからケーブル８及び通信部５を介して制御演算部４に測定開始信号を送信する。測定開始信号を入力されたＣＰＵ４１は、予め測定者によって設定しＲＡＭ４３に記憶されているサンプリング周期毎に、各発光ダイオード２から生じる起電力をＡ／Ｄ変換した後に、ＲＯＭ４２から誤差のための用いるパラメータを読み出した後に、演算処理を行ってマルチスペクトル照度を求める。ＣＰＵ４１は、求めたマルチスペクトル照度を、ケーブル８及び通信部５を介してノートパソコンに送信する。ノートパソコンは受信したマルチスペクトル照度を随時記憶していく。さらに、ノートパソコンは縦軸を照度、横軸を波長としたグラフを表示部に示す。よりわかりやすくＹ軸を照度、Ｘ軸を波長、Ｚ軸を時間として３次元のグラフにして示してもよい。図７は、測定中のマルチスペクトル照度計の状態図である。
【００３２】
継続的にＣＰＵ４１は測定しマルチスペクトル照度をノートパソコンに送信し、水深が予め測定者によって設定しＲＡＭ４３に記憶されている値に到達すると、測定を停止し、ノートパソコンに設定水深による測定停止である旨のメッセージを送信する。ノートパソコンはこのメッセージを受信した場合に、測定者に知らせるためにメッセージを表示部に示すと共にビープ音を鳴らす。測定者は、表示又はピープ音により設定水深による測定停止であることを知り、ケープル８を巻き上げマルチスペクトル照度計を引き上げる。
【００３３】
海中のマルチスペクトル照度を測定する前でも後でもよいが、マルチスペクトル照度を船上でも測定する。船上での測定の仕方は、単に、マルチスペクトル照度計を鉛直上方向に向けて測定するだけである。マルチスペクトル照度計を鉛直上方向に支持する機材を用いてもよい。特に、マルチスペクトル照度計を測定開始前に船上で測定することは、他の照度計を用いて正常に動作しているかを判断することもでき、有意義である。
【００３４】
このように本実施形態に係るマルチスペクトル照度計によれば、光を拡散する拡散板１を設け、当該拡散板１に対応して複数の発光ダイオード２を並設しているので、拡散板１で光を受光して均一化し、各発光ダイオード２が均一化された光を受光し、光のエネルギーを受けることで結合されていた電子が結合から解かれ自由電子となって光の強弱に応じた起電力を生じ、各発光ダイオード２で起電力に基づき所定波長域の照度を求めれ、全ての発光ダイオード２からの照度を用いることでマルチスペクトル照度をえることができ、高価なフォトダイオード２を用いることなく同様にマルチスペクトル照度をえることができると共に、フォトダイオードのように光を貯める過程と必要とせず迅速に測定することができる。
【００３５】
また、発光ダイオード２を対象にキャリブレーションをして係数決定をしているので、各発光ダイオード２で測定可能なそれぞれの所定波長域で重複する部分が生じてもキャリブレーションして係数決定を行っているので、重複する部分での照度が略同一となって円滑かつ迅速にマルチスペクトル照度を求めることができる。
また、水深計３を設けているので、各水深でのマルチスペクトル照度を求めることができ、各水深毎に植物性プランクトン等の海中の状態を調査することができる。
【００３６】
また、受光面となる拡散板と反対方向に錘を設けているので、本マルチスペクトル照度計を海中に沈めた場合には、受光面が鉛直上方向を向き、測定に必須の鉛直上方向のマルチスペクトル照度を得ることが出来る。測定時に受光面が一定方向に安定せずに多方向を向いてしまうと、正確な照度をえることができず、特に角度依存性を有するベクトル照度の場合には測定時にこの受光面が一定方向を向いているということは必須の条件となる。ただし、意図的に複数の角度でのベクトル照度を求めたいときは例外となる。
【００３７】
（本発明の第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るマルチスペクトル照度計について図８に基づき説明する。図８は本実施形態に係るマルチスペクトル照度計の正面方向及び上面方向からの要部拡大断面図である。
前記図８において、本実施形態に係るマルチスペクトル照度計は、前記第１の実施形態に係るマルチスペクトル照度計と同様に構成され、各発光ダイオード２に対して光を拡散する拡散板１を設けたことを異にする構成である。各発光ダイオード２と対応する拡散板１とは閉じた通路を形成し、拡散板１で受光した光はこの通路を通って発光ダイオード２に受光される。
【００３８】
図８に示すように各拡散板１と各発光ダイオード２とが一体的に配設されているが、さらに、拡散板１、フィルター７及び発光ダイオード２と一つのスロットとして一体的に形成してもよく交換性を高くすることができる。発光ダイオード２は一般的に高寿命であるが、測定の観点から他の発光色の発光ダイオード２と交換したいという要望が生じる可能性もあり、このような要望にも容易に対応することができる。また、スロット化した場合には、このスロットが挿入可能なように予備な穴を外装体６の上部６ａに予め形成し、水が流入しないように挿入される前までは水膨潤性弾性材料製の部材を嵌めておくこともでき、挿入時にはこの水膨潤性弾性材料製の部材を外しスロットを挿入することで交換が完了となるようにすることもできる。この場合には、発光ダイオード２の引き出し線と発光ダイオード２との接続端子４４とが接続できるような仕組みが必要となる。
【００３９】
このように本実施形態に係るマルチスペクトル照度計によれば、複数の発光ダイオード２を並設し、この各発光ダイオード２に対して光を拡散する拡散板１を設けているので、一つの大きな拡散板１より複数の小さな拡散板１の方が同一の拡散性、光の減衰率を有する拡散板１を容易に用意することができ、直接発光ダイオード２が受光する光を略同一とすることができ、誤差の範囲の小さな精度のよい測定を行うことができる。また、拡散板１が損傷、汚れのため交換を要する場合であっても、交換を要する拡散板１のみを交換することで対処でき、他の拡散板１を交換する必要がなく、さらに、交換をした拡散板１に対応する発光ダイオードに関して誤差の補正の調整を行うだけで済み、作業性もよい。
【００４０】
（本発明の第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係るマルチスペクトル照度計について説明する。
本実施形態に係るマルチスペクトル照度計は、前記第２の実施形態に係るマルチスペクトル照度計と同様に構成され、傾斜計を設けていることを異にする構成である。
【００４１】
傾斜計をマルチスペクトル内部に設ける場合には、鉛直上方向の光を受光した場合には、この鉛直上方向が基軸になるように配設する。したがって、鉛直上方向にある場合には、傾斜角度が０［度］とする。この傾斜計も水深計３と同様に制御演算部４に接続し、傾斜計からの傾斜角をマルチスペクトル照度、水深と同様に測定値とする。ここで、ベクトル照度は，ある小さい面を照らす明るさであり、スカラー照度はある小さい点（あるいは球）である。角度依存性があるベクトル照度を測定する場合には、特に、この傾斜角というパラメータが必要となってくる。例えば、許容傾斜角以外の傾斜角の測定値は無効とすることもでき、また、許容傾斜角内にある場合にのみ測定を行うとすることもできる。さらには、本マルチスペクトル照度計を他の機材を用いて回動自在にし、ＣＰＵ４１の制御により回動制御できるようにした場合には、所望の傾斜角のベクトル照度を求めることができ、より測定値として幅を広げることができる。
【００４２】
このように本実施形態に係るマルチスペクトル照度計によれば、傾斜計を設けているので、マルチスペクトル照度と傾斜角を測定することができ、有効傾斜角のマルチスペクトル照度のみ測定値として有効として用いることができ、また、許容傾斜角内にある場合にのみ測定を行うことができ、無駄な測定データを整理する手間を省くことができる。
【００４３】
（本発明の第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係るマルチスペクトル照度計について説明する。
本実施形態に係るマルチスペクトル照度計は、前記第１の実施形態に係るマルチスペクトル照度計と同様に構成され、前記複数の発光ダイオード２の略全てが、波長が短い光を発光する発光ダイオードが隣接するように配置し、複数の発光ダイオード２のうち一の発光ダイオード２を発光させ、隣接する発光ダイオード２で受光することを異にする構成である。
発光ダイオード２を受光素子として用いる場合には、電圧を印加しないか、又は、逆方向に電圧を印加するかのどちらかによるが、発光ダイオード２を発光素子として用いる場合には順方向に電圧を印加する必要がある。
【００４４】
発光ダイオード２は、発光する波長の長さ順に並設されており、ある発光ダイオード２が発光した場合に、隣接する現在発光している光より波長の長い発光をする発光ダイオード２で受光することができる。但し、発光する光の波長が略同じか近い場合には、光のエネルギーが足りず受光しても起電力を生じない場合がある。この場合には、例えば、もっとも可視光では短い波長の光を発光する発光ダイオード２を中央におき、この発光ダイオード２を中心として他の発光ダイオード２を円設することで、どの発光ダイオード２でも中央に配置した発光ダイオードの発光による光を受光して起電力を生じるようにすることができる。この中央に配設した発光ダイオード２が受光して起電力を生じる発光ダイオード２が存在しないこととなるが、別途この発光ダイオード２が受光して起電力を生じる発光ダイオード２を配設するか、中央配置の発光ダイオード２のみ２個配置して信頼性を向上させることで対応することができる。
【００４５】
使用動作としては、マルチスペクトル照度計の起動時等に以下の動作をする。具体的に３つの測定に用いる発光ダイオード２を発光する光の波長の長さ順に配設する。光の波長の長い光を発光する順に、第１の発光ダイオード２、第２の発光ダイオード２、第３の発光ダイオード２とする。第３の発光ダイオード２に隣接してこの第３の発光ダイオード２に対し発光のみを行う第４の発光ダイオード２を配設する。まず、第２の発光ダイオード２を発光させ、第１の発光ダイオード２がこの発光した光を受光する。次に、第３の発光ダイオード２を発光させ、第２の発光ダイオード２がこの発光した光を受光する。最後に、第４の発光ダイオード２を発光させ、第３の発光ダイオード２がこの発光した光を受光する。それぞれの受光が通常通りになされた場合には、受光した発光ダイオード２において起電力が生じＣＰＵ４１に出力される。逆に、それぞれの受光が通常通りになされない場合には、受光した発光ダイオード２において起電力が生じずＣＰＵ４１に出力されない。このような動作は起動時、測定の合間などに行うこととする。
【００４６】
このように本実施形態に係るマルチスペクトル照度計によれば、複数の発光ダイオード２のうち一の発光ダイオード２を発光させ、残りの少なくとも一つの発光ダイオード２で受光しているので、受光して起電力が生じれば受光素子として正しく機能していることがわかり、さらに、予め発光する発光ダイオード２と受光する発光ダイオード２の組を決めて、初期の正常な場合にどのような起電力が生じるかを測定し記憶しておくことで、正しく動作しているか否かを判断する際に、どの程度正しく動作しているかが分かり、受光素子としての交換磁器や故障していることを知ることができる。
【００４７】
また、前記複数の発光ダイオード２の略全てが、波長が短い光を発光する発光ダイオード２が隣接するように配置しているので、略全ての発光ダイオード２において測定する光以外の光を受光して正しく受光が行われているか否かを判別することができ、不良のある発光ダイオード２で測定した測定データを得ることがないようにすることができる。不良のある発光ダイオード２で測定した測定データが紛れ込んだ場合に、測定データ中の特異点となってその測定データから特性を導き出す場合に、回避不可能な要素となってしまい、データ解析を遅延させるだけでなく間違った方向に導くことに成りかねない。
【００４８】
（本発明の第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態に係るマルチスペクトル照度計について図９に基づき説明する。図９は本実施形態に係るマルチスペクトル照度計の上面図及び正面図である。
前記図９において本実施形態に係るマルチスペクトル照度計は、前記第１の実施形態に係るマルチスペクトル照度計と同様に構成され、ケーブル８を受光方向以外に延出して支持する支持構造９を設けたことを異にする構成である。
【００４９】
このように本実施形態に係るマルチスペクトル照度計によれば、ケーブル８を受光方向以外に延出して支持する支持構造９を設けたので、本マルチスペクトルで海中のマルチスペクトル照度を測定すべく水中に沈降させた場合に、ケーブル８が測定に影響を与えるほど受光面に近寄ることなく、正確にマルチスペクトル照度を測定することができる。この支持構造９の延出方向からケーブル８を引き出すことが好ましく、ケーブル８が受光面の上方に位置することなくなんら影響を与えることなく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマルチスペクトル照度計の上面図及び正面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るマルチスペクトル照度計の正面方向及び上面方向からの要部拡大断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るマルチスペクトル照度計の制御演算部を実装した制御基板の正面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るマルチスペクトル照度計の正面方向からの断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るマルチスペクトル照度計の使用動作説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るマルチスペクトル照度計の使用動作説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るマルチスペクトル照度計の使用動作説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るマルチスペクトル照度計の正面方向及び上面方向からの要部拡大断面図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係るマルチスペクトル照度計の上面図及び正面図である。
【図１０】従来のマルチスペクトル照度計の断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  拡散板
２  発光ダイオード
３  水深計
３ａ  圧力センサー
４  制御演算部
４１  ＣＰＵ
４２  ＲＯＭ
４３  ＲＡＭ
４４  発光ダイオードとの接続端子
４５  通信部との接続端子
４６  水深計との接続端子
５  通信部
６  外装体
６ａ  上部
６ｂ  下部
７  フィルター
８  ケーブル
９  支持構造
１０２  フォトダイオード
１７１  色ガラスフィルタ
１７２  第１のフィルムフィルタ
１７３  第１のフィルムフィルタ
１７４  第１のフィルムフィルタ
【図１】
2005114638.tif 000003
【図２】
2005114638.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005114638.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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