(57)【要約】【課題】前照灯を点灯させて走行する場合においても、前照灯の影響を殆ど受けることがないため、供用中の道路交通を遮断することなく、測定車両を通常の走行速度で走行させて、路面上の照度分布を連続的に測定することができる。【解決手段】照明灯からの照明光の照度を測定するための受光体１の受光側に斜入射光補正をなす略半球殻状の拡散体２を配置してなる受光部Ｗを備えてなり、上記拡散体の周囲に、照度低下による測定精度に対する影響を考慮した高さの内面に光を反射しない加工を施した外乱光を除去するための円筒状の遮光リングを３を配置してなる。【選択図】図１
2005140692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明灯からの照明光の照度を測定するための受光体の受光側に斜入射光補正をなす略半球殻状の拡散体を配置してなる受光部を備えてなり、上記拡散体の周囲に、照度低下による測定精度に対する影響を考慮した高さの内面に光を反射しない加工を施した外乱光を除去するための円筒状の遮光リングを配置して構成したことを特徴とする照度測定センサ。
【請求項２】
上記遮光リングの上縁と上記拡散体の周縁とを結ぶ線と、該拡散体の周縁を通る上記受光体の受光面の鉛直線とのなす入射角θの余角である遮蔽角λが２０度〜３５度であることを特徴とする請求項１記載の照度測定センサ。
【請求項３】
上記遮光角λが３０度であることを特徴とする請求項２記載の照度測定センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えば高速道路のトンネル内の路面の水平面照度を連続測定する際に用いられる照度測定センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の照度測定センサとして、照明灯からの照明光の照度を測定するための受光体の受光側に斜入射光補正をなす略半球殻状の拡散体を配置する受光部を備えた構造のものが知られている。
【０００３】
そして、この照度測定センサを走行車両に単一個搭載し、照明灯から光の刻々の照度を測定し、照度の位置データを測定する構造のものや、照明灯からの光の車両前方の照度と車両後方の照度とをそれぞれ車両の前部と後部に設置した二分割受光型の照度測定センサにより別々に測定し、前後の各二分割受光型の照度測定センサの設置間隔による時間的遅れを位置の遅れとして距離補正することにより同一測定地点における該前方照度の時間データと後方照度の時間データとを加算処理して合成照度の位置データを測定する構造のものが知られている。
【特許文献１】特開昭５６−９２４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記従来構造の場合、単一個数の照度測定センサを用いる前者の構造及び二分割型の照度測定センサを用いる後者の構造のいずれにおいても、多くの一般車両が追越あるいは対向するトンネル内の水平面照度を測定するに際し、周囲の走行車両の前照灯による外乱光の影響を受けて照度値が大きく変動しないように一般車両が通過しない時を見計らって測定しており、このため、通常走行しながら照度を測定する場合には、周囲の走行車両の前照灯による外乱光の影響を受けて照度値が変動しないような有効な対策を講じる必要があるという不都合を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はこれらの不都合を解決することを目的とするもので、本発明のうちで、請求項１記載の発明は、照明灯からの照明光の照度を測定するための受光体の受光側に斜入射光補正をなす略半球殻状の拡散体を配置してなる受光部を備えてなり、上記拡散体の周囲に、照度低下による測定精度に対する影響を考慮した高さの内面に光を反射しない加工を施した外乱光を除去するための円筒状の遮光リングを配置して構成したことを特徴とする照度測定センサにある。
【０００６】
又、請求項２記載の発明は、上記遮光リングの上縁と上記拡散体の周縁とを結ぶ線と、該拡散体の周縁を通る上記受光体の受光面の鉛直線とのなす入射角θの余角である遮蔽角λが２０度〜３５度であることを特徴とするものであり、又、請求項３記載の発明は、上記遮光角λが３０度であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は上述の如く、請求項１記載の発明にあっては、一般の道路利用者の走行車両が、トンネル内あるいは夜間の時間帯など、暗視野状態の道路上を、前照灯を点灯させて走行する場合においても、前照灯の影響を殆ど受けることがないため、供用中の道路交通を遮断することなく、測定車両を通常の走行速度で走行させて、路面上の照度分布を連続的に測定することができる。
【０００８】
又、請求項２記載の発明にあっては、上記遮光リングの上縁と上記拡散体の周縁とを結ぶ線と、該拡散体の周縁を通る上記受光体の受光面の鉛直線とのなす入射角θの余角である遮蔽角λが２０度〜３５度であるから、前照灯による影響を良好に阻止することができ、又、請求項３記載の発明にあっては、上記遮光角λが３０度であるから、場合によっては、一層良好に前照灯による影響を良好に阻止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１乃至図３は本発明の実施の形態例を示し、Ｗは受光部であって、照明灯からの照明光の照度を測定するための受光体１の受光側に斜入射光補正をなす略半球殻状の拡散体２を配置してなる。
【００１０】
この場合、受光体１はシリコンフォトダイオードが用いられ、又、上記拡散体２は乳白ガラスや類似の合成樹脂により製作され、この拡散体２は、その透過率や反射率の特性によって余弦特性が変化するため、これを補正するため、余弦特性を満足するように最適な曲率と大きさが数値解析あるいは試行錯誤に基づいて決定され、斜入射光補正をなすものである。尚、この場合、受光体１と拡散体２との間に受光部の相対分光応答特性が、人間の目の感度である標準分光視感効率に近似するように各種の視感度合わせフィルタを配置する構造となっている。
【００１１】
３は遮光リングであって、この場合、円筒状に形成され、上記拡散体２の周囲に配置され、内面に光を反射しない加工、例えば光沢のない黒色布の貼付や黒色つや消し塗装が施され、外乱光を除去するに当たり照度低下による測定精度に対する影響を考慮した高さｈに設定されている。
【００１２】
この遮光リング３の高さｈの決定に際しては、遮光リング３を介した照度低下量の推定が必要となる。
【００１３】
即ち、単一又は二分割型の照度測定センサでは、ほぼ余弦特性に合致する入射角特性を有し、外乱光除去対策として、外乱光が受光体１に入射する手前の段階で、外乱光を物理的に遮光する遮光リング３の検討に際し、遮光角λが３０度の遮光リング３を装着した時には、６０度以上の入射角になると受光体１に影が生じて出力感度が急激に低下し始め、ほぼ７８度で受光体１が完全に影になって感度０となる。このように、遮光リング３を取付けた時には、ｃｏｓθ曲線との差分だけ、照度値が小さくなることが考えられる。
【００１４】
しかして、遮光リング３による遮光角λの違いによる照度低下量の推定を遮光角λが３０度の遮光リング３を用いて行ったところ、入射角をθ（遮光角をλ（＝９０−θ）、照度をＩとすれば、θ＜６０度の時には遮光リング６の影響を受けないので、照度低下を生じることはなく、又、θ＞６０度で遮光されることが判明した。このため、遮光リング３の遮蔽角λよりも浅い６０度以上の入射角に対して、照度低下を引き起こすことになり、又、照度低下の発生割合は入射角の変化によらず一定と考えられるため、仮に遮光角λが２０度の遮光リング３の時には、遮光角λが３０度のものに比べて、照度低下量は１／２（＝０．０００９／０．００２１）以下に抑えられると考えられる。
【００１５】
この結果から、受光部の周囲のあらゆる照明からの光源に対する全照度値は、遮光角λが３０度の遮光リング３の場合の照度低下量を仮に６％とすると、遮光角λが２０度の遮光リング３ではその半分の約３％の照度低下になると推定することができる。
【００１６】
したがって、遮光角λが小さければ小さいほど、照度低下は少なく、かつ、測定誤差も小さくなることから、測定上有利な方向となると考えられる。そこで、どれだけの小さい遮光角λで、前照灯の影響を有効に除去できるのか、遮光リング３の遮光角をいろいろに変えて、実際に具体的な検証を行って、一般車両の前照灯による影響を可能な限り除去できる遮光板の角度について検討を行った。
【００１７】
又、この遮光リング３の高さｈの決定に際しては、遮光リング３の遮光角λのちがいによるすれ違い対向車の前照灯の影響比較が必要となる。
【００１８】
即ち、測定車両の左側前部、高さ１５ｃｍの位置に遮光角λの異なる受光部Ｗを配置して、測定車両を対向車線側の路肩スペースに、対向車からの光が入射する向きに停止させた状態で、一般国道をすれ違う対向車の前照灯による照度変化を比較測定した。
【００１９】
このすれ違う対向車の前照灯による照度変化を比較した測定結果、遮光角λの違いによって、遮光リング３を設置していない無対策では、時速６０ｋｍ／ｈ程度の対向車両とすれ違う時に、５０〜６０ｍの区間に渡って、５〜１０Ｌｘ、最大１５Ｌｘ程度、急激に照度増加するのに対して、遮光角２０度の遮光リング３でも相当な遮光効果を有するが、ハイビーム配光車に対しては、すれ違う間際の約１０ｍ区間で４〜５Ｌｘ、照度が増加することが分かった。これに対して、遮光角３０度の遮光リング３では、ハイビーム配光車に対しても十分な遮光効果があり、対向車両あるいは追越車両の前照灯の光を確実に遮光することで、外乱光を除去する十分な効果を発揮することを明らかにすることが分かった。このように、大型トラックや大型バスなど車種別、また、ハイビームやランプ種類など配光別に各種の条件で、走行車両の前照灯による外乱光の影響を除去する物理的な遮光対策を比較検証した結果、受光部Ｗの周囲に遮光角λが３０度の遮光リング３を配置することで、一般車両が追越、対向の通常走行するトンネル内を周囲の走行車両の前照灯からの光を確実に除去して、外乱光の影響をほとんど受ける事なく、かつ、道路照明施設の照度測定では、遮光リングの設置に伴う照度低下が測定誤差にほとんど寄与しない範囲で、照度測定できることを明らかにすることができた。
【００２０】
更に、この遮光リング３の高さｈの決定に際しては、走行照度に及ぼす外乱光による影響評価試験結果として、先ず、対向車の配光条件の影響評価を行うことが必要となる。
【００２１】
即ち、外乱光の配光条件の違いによる遮光角λが３０度の遮光リング３を用いて、測定車とアジテータ車をトンネル出入り口からそれぞれ対向する向きに６０ｋｍ／ｈで走行させ、トンネル中央付近ですれ違った時の、アジテーター車のロービーム、ハイビーム等の配光条件の違いによる遮光効果の違いを比較したところ、いずれの外乱光の影響区間ともに、遮光角λが３０度の遮光リングを用いた走行照度は、外乱光のない時と比べて、照度差２Ｌｘ以下で再現誤差内に含まれる程度の変化しか現れないことから、ハイビームのような外乱光に対しても、非常に有効な遮光効果を発揮している事が検証された。
【００２２】
次いで、追越車からの外乱光の影響評価に際し、外乱光除去対策として測定車前後の配置した受光部に遮光角λが３０度の遮光リング３を装着し、供用中のトンネルを１００Ｋｍ／ｈ程度の通常走行で測定した時に、周囲走行の追越一般車からのヘッドライドによる影響がどの程度あるのか現場検証試験を走行、追越の２車線トンネルにおいて、測定時に外乱光となる追越車両の有無別の合成照度を外乱光の影響を最も受けやすい測定車の右側線位置で比較したところ、各回の測定結果の再現性が非常に高いとともに、外乱光の影響のある区間においても数Ｌｘ程度の照度差しか現れていないことから、遮光角λが３０度の遮光リング３を用いた外乱光除去対策は、十分にその効果を発揮していることがわかった。
【００２３】
更に、対向車両からの外乱光の影響評価において、遮光リング３を使用しない無対策時には対向車の外乱光の影響の程度は、お互いの車両がすれ違うまでの十数ｍの区間でわたっており、最大５Ｌｘ程度の照度増加を引き起こすことがわかった。しかし、遮光リング３を用いた外乱光対策を行った場合、遮光角λが２０度の遮光リングでも、通常のロービーム光に対して十分な遮光対策を有することを確認するとともに、かつ、遮光リング３なしの無対策に比べて、対象配光照明の場合、遮光角３０度の遮光リング３では８〜１０％の照度低下が生じるのに対して、遮光角２０度の遮光リング３では数％しか照度低下しないことから、遮光角２０度の遮光リング３は外乱光対策の遮光角度として有用と考えることができる。
【００２４】
又、更に、遮光リングの角度の違いによる照度低下量の比較検討に際し、遮光リング３の無い無対策に対する遮光リング３を施した遮光対策の照度相関をみると、照明方式の違いによって遮光リングを用いた遮光低下率には大きな差異があることがわかった。すなわち、照明器具の光軸の向きが、トンネルの横断方向の対称照明か、縦断方向の非対称照明のどちらに向いているのかによって、遮光リング３の遮光角λの違いによる照度低下率が異なり、非対称照明では、遮光リングでカットされる斜めに入射する光の割合が多いため、対称照明に比べて照度低下率が約２倍以上になることがわかった。このため、遮光リングを用いて外乱光除去対策を講じる場合、測定対象の対称配光照明、非対称配光等の照明方式の種別に応じた適切な角度を有する遮光リングを設けることが重要と考えられる。
【００２５】
この場合、上記実験の結果、上記遮光リング３の高さｈは、上記遮光リング３の上縁Ｅと上記拡散体２の周縁Ｐとを結ぶ線Ｍと、拡散体２の周縁Ｐを通る上記受光体１の受光面の鉛直線Ｎ（受光体１の中心軸線Ｆと平行）とのなす入射角θの余角である遮蔽角λが２０度〜３５度、この場合、３０度に設定された高さとなっている。したがって、θ＝ｔａｎ（ｌ／ｈ）、λ＝ｔａｎ（ｈ／ｌ）の関係となり、この関係から遮光リング３の高さｈを定めることになる。この遮蔽角λが２０度以下になると遮光リング３の遮光効果は乏しくなり、遮蔽角λが３５度以上になると、照度の低下が大きく、照度測定に支障を来すことになり、このため、遮光角λは２０度から３５度の範囲が望ましいことになる。
【００２６】
しかして、この斜入射特性は図３に示す如く、遮光角λが３０度である遮光リング３を配置した場合、入射角６０度以下の入射光では全く感度低下を生じることはなく、余弦則（ｃｏｓθ）を満足するのに対して、入射角が６０度以上の入射光では、入射光が遮光されるために徐々に感度が低下して、入射角６８度で約５０％、入射角７８度で感度がゼロになる特性を有することが分かる。
【００２７】
尚、二分割型の照度測定センサにあっては、上記受光部１を内面に光を反射しない加工を施した半円形のフードで受光体１の受光面の半分を覆い、入射量を１／２（半分）に制限した構造となっているので、上記遮光リング３は円筒の一部を切欠した略半円筒状又は場合によっては、周囲全部を覆う円筒状に形成されることになる。よって、遮光リング３の形態は受光体１の受光領域に応じて円筒状となったり、円筒の一部が切欠された略半円筒状となったりするが、これらはいずれも基本形状は円筒形状となるので、この略半円筒状の遮光リング３も円筒状に含まれることになる。
【００２８】
この実施の形態例は上記構成であるから、一般の道路利用者の走行車両が、トンネル内あるいは夜間の時間帯など、暗視野状態の道路上を、前照灯を点灯させて走行する場合においても、前照灯の影響を殆ど受けることがないため、供用中の道路交通を遮断することなく、測定車両を通常の走行速度で走行させて、路面上の照度分布を連続的に測定することができる。
【００２９】
又、この場合、上記遮光リング３の上縁Ｅと上記拡散体２の周縁Ｐとを結ぶ線Ｍと、拡散体２の周縁Ｐを通る上記受光体１の受光面の鉛直線Ｎとのなす入射角θの余角である遮蔽角λが２０度〜３５度であるから、前照灯による影響を良好に阻止することができ、又、この場合、上記遮光角λが３０度であるから、場合によっては、一層良好に前照灯による影響を良好に阻止することができる。
【００３０】
尚、本発明は上記実施の形態例に限られるものではなく、高速道路や一般自動車道のトンネル内の照度測定ばかりでなく、道路明かり部分としての、ＩＣ前後のランプ部やＳＡ内の駐車場、あるいは料金所周辺、空港のエプロン・滑走路、野球場やサッカー場など、照明施設のある屋内外のフィールド施設における、迅速な照度測定にも応用可能である。
【００３１】
又、上記受光体１、拡散体２及び遮光リング３の形態や材質は適宜変更して設計される。
【００３２】
以上、所期の目的を充分達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態例の説明部分断面図である。
【図２】本発明の実施の形態例の説明部分平面図である。
【図３】本発明の実施の形態例の感度と入射角との関係図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ｗ    受光部
λ    遮光角
θ    入射角
ｈ    高さ
Ｐ    周縁
Ｅ    上縁
Ｎ    鉛直線
１    受光体
２    拡散体
３    遮光リング
【図１】
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【図２】
2005140692.tif 000004
【図３】
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