JP2006349625A - 紫外線量測定装置および携帯電話機および紫外線量測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 直射光１１１に含まれる紫外線だけではなく、地面１２１からの反射光１１２、壁面１２２からの反射光１１３および空気中で散乱した散乱光に含まれる紫外線をも考慮した紫外線強度の測定を行うことを目的とする。
【解決手段】 紫外線量測定装置１００は、発生源から発せられた直接波と、直接波が反射された反射波などとが有する紫外線量を測定できるように設けられた少なくとも複数のＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）測定部を備える。紫外線量測定装置１００は、例えば、１０１Ａと１０１Ｂとの２つのＵＶ測定部を備える。また、紫外線量測定装置１００は、複数のＵＶ測定部が測定した紫外線量を加算することにより、紫外線強度を算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、紫外線を測定する装置、方法、および、紫外線を測定する装置を備えた携帯電話に関するものである。

図１５は、従来の紫外線量測定方法について示した図である。図１５において５００は従来の紫外線量測定装置、１０１はＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）センサ、１１０は太陽、１１１は太陽からの直射光（直接波）、１２１は地面、１２２は紫外線量測定装置の周囲にある建物などの壁面である。また、地面１２１と壁面１２２とは、それぞれ、直射光１１１を反射し、地面１２１からの反射光１１２（反射波）と壁面１２２からの反射光１１３（反射波）とを発する。
従来の紫外線量測定装置５００は、図１５に示すように従来の紫外線量測定装置５００の紫外線を受ける部分であるＵＶセンサ１０１を紫外線の発生源の一例である太陽の方向に向け、上空から地上に向かう紫外線量を測定した。そして、従来の紫外線量測定装置５００は、測定した紫外線量を数値化して紫外線強度として表示するものであった。つまり、従来の紫外線量測定装置５００では、直射光１１１のみを測定の対象として考えられており、地面１２１からの反射光１１２や壁面１２２からの反射光１１３などに関しては、測定の対象と考えられていなかった。

次に、従来の紫外線量測定装置５００の構造について説明する。図１６は、従来の紫外線量測定装置５００の構造の一例を示した図である。
紫外線量測定装置５００は、ＵＶセンサ１０１、クロック１０２、記憶部１０３、表示部１０４、操作部１０５、制御部１０６を備える。ＵＶセンサ１０１は、上述したように紫外線を受け、紫外線量を測定する。クロック１０２は、紫外線の測定時間などを管理する場合に使用する。記憶部１０３は、測定した紫外線量などを記憶する。表示部１０４は、測定結果である紫外線強度や操作情報を表示する。操作部１０５は、紫外線測定の開始や終了の指示などの操作を行う。制御部１０６は、各構成部を制御し、紫外線強度を算出する。
従来の紫外線量測定装置５００では、ＵＶセンサ１０１は、太陽からの直射光１１１に含まれる紫外線を検出する。次に、制御部１０６は、検出した検出量を処理し紫外線強度を求める。そして、表示部１０４は、求めた紫外線強度を表示する。
特開２００４−３１７３１８号公報 特開２０００−１２１４３０号公報

図１７は、屋外にいる人が浴びる紫外線について示した図である。図１７に示すように、屋外にいる人が受ける紫外線は、直射光１１１の紫外線１５１だけではなく、地面１２１からの反射光１１２の紫外線１５２や空気中で散乱した散乱光の紫外線１５３も含まれている。ここで、散乱光は、空気中の物質に反射した反射光ということもできる。また、図１８は、地面１２１の状態毎に地表面の反射割合を示した図である。図１８に示すように、地表面での紫外線の反射割合は地面１２１の状態によって大きく異なる。さらに、地表面で反射された紫外線の一部は上空に向かい、大気等で再び散乱されて地上に向かう。地表面の反射率が大きいところでは、散乱光も強くなっている。
従って、先に述べたような従来の紫外線量測定方法で表示される紫外線強度は、反射光や散乱光に含まれる紫外線は考慮されておらず、屋外にいる人が実際に浴びる紫外線強度とは異なるものとなっているという課題があった。
本発明の実施の形態は、上記のような課題を解決するためになされたもので、より精度の高い紫外線量測定の方法を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態にかかる紫外線量測定装置は、発生源から発せられた直接波と、直接波が反射された反射波とが有する紫外線量を測定できるように設けられた少なくとも複数のＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）測定部と、上記複数のＵＶ測定部が測定した紫外線量に基づき紫外線強度を算出する算出部とを備えることを特徴とする。

本発明の実施の形態にかかる紫外線量測定装置によれば、直射光１１１の紫外線１５１のみならず、地面１２１からの反射光１１２の紫外線１５２や空気中で散乱した散乱光の紫外線１５３などもあわせて測定することができる。従って、本発明の実施の形態にかかる紫外線量測定装置によれば、より精度の高い紫外線量測定結果を提供することができる。

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。

実施の形態１．
まず、実施の形態１について説明する。実施の形態１では、直射光１１１の紫外線１５１のみならず、地面１２１からの反射光１１２の紫外線１５２や空気中で散乱した散乱光の紫外線１５３もあわせて測定する方法について説明する。

図１は、実施の形態１にかかる紫外線量測定方法を示す図である。
図１において、１００は、紫外線量測定装置である。紫外線量測定装置１００は、ＵＶセンサＡ１０１ＡとＵＶセンサＢ１０１Ｂとを備える。その他の部分については、上述した図１５と同様である。ＵＶセンサＡ１０１ＡとＵＶセンサＢ１０１Ｂは、ＵＶ測定部の一例である。また、例えば、ＵＶセンサＡ１０１Ａは、第１ＵＶ測定部、ＵＶセンサＢ１０１Ｂは、第２ＵＶ測定部である。つまり、ＵＶセンサＢ１０１Ｂは、ＵＶセンサＡ１０１Ａが測定できない方向を少なくとも一部に含む方向を対象として紫外線を測定する。ＵＶセンサＢ１０１Ｂは、ＵＶセンサＡ１０１Ａが測定できない方向のみを対象として紫外線を測定しても構わない。図１においてＵＶセンサＡ１０１Ａは、太陽からの直射光１１１の紫外線１５１を受ける。また、ＵＶセンサＢ１０１Ｂは地面１２１からの反射光１１２の紫外線１５２や空気中で散乱した散乱光の紫外線１５３を受ける。紫外線量測定装置１００は、ＵＶセンサＡ１０１ＡとＵＶセンサＢ１０１Ｂとが受けた紫外線量の合計量を測定する。

次に、実施の形態１にかかる紫外線量測定装置１００の構成について説明する。図２は、実施の形態１にかかる紫外線量測定装置１００の構成の一例を示す図である。
紫外線量測定装置１００は、ＵＶセンサＡ１０１Ａ、ＵＶセンサＢ１０１Ｂ、クロック１０２、記憶部１０３、表示部１０４、操作部１０５、制御部１０６を備える。ＵＶセンサＡ１０１ＡとＵＶセンサＢ１０１Ｂとは、上述した図１と同様である。制御部１０６は、算出部の一例である。制御部１０６は、ＵＶセンサＡ１０１ＡとＵＶセンサＢ１０１Ｂとが測定した紫外線量に基づき、紫外線強度を算出する。例えば、制御部１０６は、ＵＶセンサＡ１０１ＡとＵＶセンサＢ１０１Ｂとが測定した紫外線量を加算することで紫外線強度を算出する。制御部１０６は、ＵＶセンサＡ１０１ＡとＵＶセンサＢ１０１Ｂとが測定した紫外線量を加算する場合に、ＵＶセンサＡ１０１ＡとＵＶセンサＢ１０１Ｂとが同じ方向の紫外線を測量している場合には、その分を考慮して加算する。また、その他の部分については、上述した図１６と同様である。
ここで、記憶部１０３は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク装置などである。表示部１０４は、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）などである。操作部１０５は、例えば、Ｋ／Ｂ（キーボード）、タッチパネルなどである。制御部１０６は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などである。

次に、実施の形態１にかかる紫外線量測定装置１００の動作について説明する。図３は、実施の形態１にかかる紫外線量測定装置１００の動作である紫外線量測定処理を示すフローチャートである。
測定開始指示ステップＳ１０１では、操作部１０５は、紫外線強度の測定開始を指示する。
直射光測定ステップＳ１０２では、ＵＶセンサＡ１０１Ａは、直射光１１１の紫外線１５１を測定する。
反射光測定ステップＳ１０３では、ＵＶセンサＢ１０１Ｂは、反射光や散乱光の紫外線を測定する。
紫外線検出ステップＳ１０４では、各ＵＶセンサは、紫外線量を検出する。
紫外線強度算出ステップＳ１０５では、制御部１０６は、検出した紫外線量を加算し、紫外線強度を算出する。
測定結果表示ステップＳ１０６では、表示部１０４は、算出した紫外線強度を表示する。
測定結果記憶ステップＳ１０７では、記憶部１０３は、操作部１０５の指示などに基づき、検出した紫外線量と、算出した紫外線強度とを記憶する。または、操作部１０５は、検出した紫外線量と、算出した紫外線強度とを記憶させず、削除する。

ここで、ステップＳ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４は、測定ステップである。また、ステップＳ１０５は、算出ステップである。

次に、実施の形態１にかかる紫外線量測定装置１００の回路構成について説明する。図４は、実施の形態１にかかる紫外線量測定装置１００の簡易回路構成を示す図である。
紫外線量測定装置１００のＵＶセンサＡ１０１ＡとＵＶセンサＢ１０１Ｂとは、等価的にダイオードで置き換えられる。紫外線量測定装置１００は、ダイオードを流れる電流Ｉ１と電流Ｉ２と、抵抗Ｒ１３２とにより出力電圧Ｖｏを決定する。つまり、ここでは、Ｖｏ＝Ｒ（Ｉ）＝Ｒ（Ｉ１＋Ｉ２）である。そして、紫外線量測定装置１００は、電圧を制御部１０６でＡＤ変換することにより紫外線強度を算出する。図４に示す１３１は、オペアンプである。

前述した実施の形態１および後述する実施の形態において、光として説明するものは、可視光線だけでなく、紫外線、赤外線、Ｘ線などの波長を含んでいても構わない。つまり、ＵＶセンサＡ１０１ＡとＵＶセンサＢ１０１Ｂとは、上記に代表される波長の光に含まれる紫外線を測定する。

実施の形態１にかかる紫外線量測定装置１００によれば、直射光１１１の紫外線１５１のみならず、地面１２１からの反射光１１２の紫外線１５２や空気中で散乱した散乱光の紫外線１５３もあわせて測定することが可能である。従って、実施の形態１にかかる紫外線量測定装置１００によれば、より精度の高い紫外線量の測定をすることが可能である。

実施の形態２．
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態１では、ＵＶセンサを２個組み合わせることにより２つの方向からの紫外線を測定するようにした。実施の形態２では、さらに、広い範囲からの光をＵＶセンサに集めることにより、より正確な紫外線強度を算出する方法を説明する。

図５は、実施の形態２にかかる紫外線量測定方法を示す図である。実施の形態２にかかる紫外線量測定装置１００は、図５に示すようにＵＶセンサＡ１０１ＡとＵＶセンサＢ１０１Ｂとを背中合わせに配置し、各ＵＶセンサのセンサ部表面に集光レンズ１４０を配置する。ここで、センサ部とは、紫外線を検出する部分を言う。また、集光レンズ１４０は、集波部の一例である。
実施の形態２にかかる紫外線量測定装置１００の集光レンズ１４０を除く構成部分は、実施の形態１にかかる紫外線量測定装置１００と同様である。

実施の形態２にかかる紫外線量測定装置１００によれば、各ＵＶセンサは、真正面から受ける光だけでなく、より広い角度から受ける光に含まれる紫外線を集めることが可能である。したがって、実施の形態２にかかる紫外線量測定装置１００によれば、より正確な紫外線測定が可能となる。

実施の形態３．
次に、実施の形態３について説明する。実施の形態１と実施の形態２とでは、ＵＶセンサを２個組み合わせることにより２方向、および多方向からの紫外線を測定するようにした。実施の形態３では、ＵＶセンサを１個のみ用いることにより、広い範囲からの光を受ける方法について説明する。

図６は、実施の形態３にかかる紫外線量測定方法を示す図である。実施の形態３にかかる紫外線量測定装置１００は、図６に示すように１個のＵＶセンサに集光レンズ１４０を用いる。ここで、集光レンズ１４０は、ＵＶセンサのセンサ部表面に配置される。また、集光レンズ１４０は、集波部の一例である。

図７は、ＵＶセンサ１個を基板に実装した実施の形態３の応用例を示す図である。１個のＵＶセンサのセンサ部表面に集光レンズ１４０を配置することで、一平面上で受ける紫外線をより広く検出することが可能となる。

実施の形態３にかかる紫外線量測定装置１００によれば、１個のＵＶセンサに集光レンズ１４０を用いることにより、一平面に対してより広い角度から光を集めることが可能である。したがって、実施の形態３にかかる紫外線量測定装置１００によれば、１個のＵＶセンサのみで平面的に受ける紫外線に対して正確な測定が可能となる。

次に、実施の形態３の応用例を説明する。図８は、ＵＶセンサ２個を１枚の基板の表と裏とに配置した実施の形態３の応用例を示す図である。図８に示す例では、基板の表と裏とにＵＶセンサをそれぞれ配置し、各ＵＶセンサのセンサ部表面に集光レンズ１４０を配置する。このため、図８に示す例では、ほぼ３６０度あらゆる方向からの光に含まれる紫外線を検出することが可能となる。

実施の形態４．
次に、実施の形態４について説明する。実施の形態１では、ＵＶセンサを２個組み合わせることにより２方向からの紫外線を測定する紫外線量測定装置１００について説明した。実施の形態４では、実施の形態１にかかる紫外線量測定装置１００を備えた携帯電話機２００について説明する。

図９は、２個の紫外線量測定装置１００のＵＶセンサを天面と背面にそれぞれ配置した携帯電話機２００を示す図である。つまり、図９に示す携帯電話機２００は、２個のＵＶセンサを上記表示部の上面と背面とに配置している。図１０は、図９に示す携帯電話機２００と光との関係を示した図である。このように配置することで、図１０のように矢印６００方向から表示画面を見ながら直射光と反射光と散乱光とに含まれる紫外線を測定することが可能である。

図１１は、１個のＵＶセンサを表示部の上面角に配置し、集光レンズ１４０で覆った携帯電話機２００を示す図である。図１１のように配置することで、ＵＶセンサのセンサ部の方向から受ける直射光、反射光および散乱光に含まれる紫外線が測定可能となる。

図１２は、１個のＵＶセンサを背面に配置し、集光レンズ１４０で覆った携帯電話機２００を示す図である。図１２のように配置することで、背面方向から受ける直射光、反射光および散乱光に含まれる紫外線が測定可能となる。

紫外線量測定装置１００を携帯電話機２００に備える場合、紫外線量測定装置１００のクロック１０２、記憶部１０３、表示部１０４、操作部１０５、制御部１０６などは、携帯電話機が備える機能を利用しても構わない。

実施の形態５．
次に、実施の形態５について説明する。実施の形態１では、ＵＶセンサを２個組み合わせることにより２方向からの紫外線を測定するようにした。実施の形態５では、複数個のＵＶセンサを多面体型に配置することにより、多方向からの光に含まれる紫外線を測定する方法を説明する。

図１３は、複数個のＵＶセンサを多面体型に配置した紫外線量測定装置１００を示す図である。図１３に示す紫外線量測定装置１００は、ＵＶセンサからフレキシブル基板１６０などで引き出すことにより他基板との接続により制御可能となる。上記ＵＶセンサは、多面体の中心に対して外方向から紫外線を受けるように配置されている。

実施の形態５に示す紫外線量測定装置１００によれば、ＵＶセンサを多面体型に配置することで、より多方向からの光に含まれる紫外線を測定することが可能である。

図１４は、多面体型に配置されたＵＶセンサを有する紫外線量測定装置１００を携帯電話機２００に配置した一例である。図１４に示す携帯電話機２００によれば、４方向からの直射光１１１、反射光および散乱光に含まれる紫外線が測定可能となる。

また、実施の形態５にかかる紫外線量測定装置１００が有する各ＵＶセンサに集光レンズ１４０を配置することも可能である。

実施の形態１にかかる紫外線量測定方法を示す図である。 実施の形態１にかかる紫外線量測定装置１００の構成の一例を示す図である。 実施の形態１にかかる紫外線量測定装置１００の動作である紫外線量測定処理を示すフローチャートである。 実施の形態１にかかる紫外線量測定装置１００の簡易回路構成を示す図である。 実施の形態２にかかる紫外線量測定方法を示す図である。 実施の形態３にかかる紫外線量測定方法を示す図である。 ＵＶセンサ１個を基板に実装した実施の形態３の応用例を示す図である。 ＵＶセンサ２個を１枚の基板の表と裏とに配置した実施の形態３の応用例を示す図である。 ２個の紫外線量測定装置１００のＵＶセンサを天面と背面にそれぞれ配置した携帯電話機２００を示す図である。 図９に示す携帯電話機２００と光との関係を示した図である。 １個のＵＶセンサを表示部の上面角に配置し、集光レンズ１４０で覆った携帯電話機２００を示す図である。 １個のＵＶセンサを背面に配置し、集光レンズで覆った携帯電話機２００を示す図である。 複数個のＵＶセンサを多面体型に配置した紫外線量測定装置１００を示す図である。 多面体型に配置されたＵＶセンサを有する紫外線量測定装置１００を携帯電話機２００に配置した一例である。 従来の紫外線量測定方法について示した図である。 従来の紫外線量測定装置５００の構造の一例を示した図である。 屋外にいる人が浴びる紫外線について示した図である。 地面１２１の状態毎に地表面の反射割合を示した図である。

符号の説明

１００ 紫外線量測定装置、１０１Ａ ＵＶセンサＡ、１０１Ｂ ＵＶセンサＢ、１０２ クロック、１０３ 記憶部、１０４ 表示部、１０５ 操作部、１０６ 制御部、１１０ 太陽、１１１ 直射光、１１２ 地面１２１からの反射光、１１３ 壁面１２２からの反射光、１２１ 地面、１２２ 壁面、１３１ オペアンプ、１３２ 抵抗Ｒ、１４０ 集光レンズ、１５１ 直射光１１１の紫外線、１５２ 反射光１１２の紫外線、１５３ 散乱光の紫外線、１６０ フレキシブル基板、２００ 携帯電話機、５００ 従来の紫外線量測定装置。

Claims (13)

1. 発生源から発せられた直接波と、直接波が反射された反射波とが有する紫外線量を測定できるように設けられた複数のＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）測定部と、
   上記複数のＵＶ測定部が測定した紫外線量に基づき紫外線強度を算出する算出部と
   を備えることを特徴とする紫外線量測定装置。
2. 上記算出部は、上記複数のＵＶ測定部それぞれが測定した紫外線量を加算することにより紫外線強度を算出することを特徴とする請求項１記載の紫外線量測定装置。
3. 上記紫外線量測定装置は、２つの上記ＵＶ測定部が紫外線を受ける方向を反対方向に向けて設けられたことを特徴とする請求項１記載の紫外線量測定装置。
4. 上記紫外線量測定装置は、上記複数のＵＶ測定部それぞれが紫外線を受ける方向を外方向に向けて多面体を成すように設けられたことを特徴とする請求項１記載の紫外線量測定装置。
5. 上記複数のＵＶ測定部の各ＵＶ測定部は、さらに、多方向からの紫外線を受ける集波部を備え、
   上記ＵＶ測定部は、上記集波部が受けた紫外線量を測定することを特徴とする請求項１記載の紫外線量測定装置。
6. 多方向からの紫外線を受ける集波部と、
   上記集波部が受けた紫外線を測定するＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）測定部と
   を備えることを特徴とする紫外線量測定装置。
7. 所定の方向の紫外線量を測定する第１ＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）測定部と、
   上記第１ＵＶ測定部が測定できない方向の紫外線量を測定する第２ＵＶ測定部と、
   上記第１ＵＶ測定部と上記第２ＵＶ測定部とが測定した紫外線量に基づき紫外線強度を算出する算出部と
   を備えることを特徴とする紫外線量測定装置。
8. 発生源から発せられた直接波と、直接波が反射された反射波とが有する紫外線量を測定できるように設けられた複数のＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）測定部と、
   上記複数のＵＶ測定部が測定した紫外線量に基づき紫外線強度を算出する算出部と
   を有する紫外線量測定装置を備えることを特徴とする携帯電話機。
9. 上記携帯電話機は、さらに、
   情報を表示する表示部を備え、
   上記携帯電話機は、上記複数のＵＶ測定部の各ＵＶ測定部を上記表示部の上面と背面とに備えることを特徴とする請求項８記載の携帯電話機。
10. 上記紫外線量測定装置は、上記複数のＵＶ測定部それぞれが紫外線を受ける方向を外方向に向けて多面体を成すように設けられたことを特徴とする請求項８記載の携帯電話機。
11. 多方向からの紫外線を受ける集波部と、
    上記集波部が受けた紫外線を測定できるように設けられたＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）測定部と
    を有する紫外線量測定装置を備えることを特徴とする携帯電話機。
12. 上記携帯電話機は、さらに、
    情報を表示する表示部を備え、
    上記携帯電話機は、上記ＵＶ測定部を上記表示部の背面に備えることを特徴とする請求項１１記載の携帯電話機。
13. 紫外線量を測定できるように設けられた複数のＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）測定部が、発生源から発せられた直接波と、直接波が反射された反射波とが有する紫外線量を測定する測定ステップと、
    上記複数のＵＶ測定ステップで測定した紫外線量に基づき紫外線強度を算出する算出ステップと
    を備えることを特徴とする紫外線量測定方法。

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