JP2008292431A

JP2008292431A - 照明環境測定装置

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Publication number: JP2008292431A
Application number: JP2007141090A
Authority: JP
Inventors: Seigou Mori; 星豪森; Toshinari Matsui; 俊成松井
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-05-28
Filing date: 2007-05-28
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2027-05-28
Also published as: JP4900047B2

Abstract

【課題】空間の照明環境を適切に評価し得る評価値を容易に測定することができる照明環境測定装置を提供する。
【解決手段】色モード境界輝度Ａと、観測者の視野内における照明空間の特定領域の光源輝度を除く幾何平均輝度Ｂａとの相関関係と、照明空間の明るさ感を表す明るさ感覚指標Ｆと、色モード境界輝度Ａとの相関関係とに基づいて、明るさ感覚指標Ｆを、幾何平均輝度Ｂａの関数として規定する。照明空間の明るさ感を表す明るさ感覚指標Ｆを当該照明空間の評価値することで空間の照明環境を適切に評価でき、しかも、可搬型のコンピュータ装置２とプログラムで構成される演算手段で明るさ感覚指標を演算するため、現場において評価値を容易に測定することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明環境測定装置に関するものである。

従来、空間の照明環境を評価する評価値として種々のものが提案されている。例えば、特許文献１には照明器具が観測者に対して不快感を与える眩しさ（不快グレア）を評価値とすることが記載され、不快グレアを数値化する方法として「ＵＧＲ(Unified Glare Rating)ダイヤグラム」が採用されている。
特開平５−７２０３２号公報

しかしながら、上述のような不快グレアでは空間の照明環境を適切に評価することは難しく、しかも、複雑な計算システムが必要であるために誰でもが簡単に現場で測定することは困難であった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、空間の照明環境を適切に評価し得る評価値を容易に測定することができる照明環境測定装置を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、照明空間において照明器具の光源とは別の光源を用いて表面の輝度が変化する色票を空間内に備えて、観測者から見た色票が空間内に置かれた物体として認識される輝度のレベルと自ら発光している光源として認識される輝度のレベルとの中間である不自然な色の見え方になるときの色票の輝度である色モード境界輝度と、観測者の視野内における照明空間の特定領域の光源輝度を除く幾何平均輝度との相関関係と、照明空間の明るさ感を表す明るさ感覚指標と、前記色モード境界輝度との相関関係と、に基づいて、前記幾何平均輝度の関数として規定される前記明るさ感覚指標を求める照明環境測定装置であって、前記照明空間を撮像して輝度分布画像を取得する撮像手段と、撮像手段で取得する前記輝度分布画像に基づいて前記特定領域の幾何平均輝度を求めるとともに当該幾何平均輝度から前記明るさ感覚指標を算出する演算手段とを備え、前記演算手段は、電池駆動可能な可搬型のコンピュータ装置と、当該コンピュータ装置に、前記輝度分布画像に基づいて前記特定領域の幾何平均輝度を求めるとともに当該幾何平均輝度から前記明るさ感覚指標を算出する処理を行わせるプログラムとで構成されることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、照明空間の明るさ館を表す明るさ感覚指標を当該照明空間の評価値することで空間の照明環境を適切に評価でき、しかも、可搬型のコンピュータ装置とプログラムで構成される演算手段で明るさ感覚指標を演算するため、現場において評価値を容易に測定することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記演算手段は、前記特定領域を可変としてなることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、照明空間に合致した適切な特定領域で測定することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記演算手段は、前記幾何平均輝度を求める際に前記特定領域の光源輝度を含めるか否かを択一的に選択することを特徴とする。

請求項３の発明によれば、照明空間に合わせて光源輝度を含めるか否かを選択して評価値の精度を高めることができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記撮像手段は、撮像素子と、撮像素子に光を集光する魚眼レンズとを具備し、前記演算手段は、当該撮像手段で取得する魚眼視野の輝度分布画像を前記特定領域の矩形視野の輝度分布画像に変換することを特徴とする。

請求項４の発明によれば、魚眼レンズを用いる場合においても評価値を簡単に測定することができる。

本発明によれば、照明空間の明るさ感を表す明るさ感覚指標を当該照明空間の評価値することで空間の照明環境を適切に評価でき、しかも、可搬型のコンピュータ装置とプログラムで構成される演算手段で明るさ感覚指標を演算するため、現場において評価値を容易に測定することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

本実施形態の照明環境測定装置は、図１に示すように照明空間を撮像して輝度分布画像を取得する撮像装置１と、コンピュータ装置２と、コンピュータ装置２に搭載された測定用のプログラムとで構成される。撮像装置１は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子と、撮像素子に光を集光するレンズ１０とを具備し、撮像したディジタルの静止画像（輝度分布画像）を通信ケーブル３を介してコンピュータ装置２に送信する。またコンピュータ装置２は、ＣＰＵ、マザーボード、メモリ、ハードディスク、キーボード、ポインティング・デバイスなどを本体２０に内蔵し、当該本体２０に液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のふらっと・ディスプレイ２１が開閉自在に設けられた所謂ノート型のパーソナル・コンピュータからなる。そして、撮像装置１から通信ケーブル３を介して送信される画像データは、汎用の通信インタフェース（例えば、ＩＥＥＥ１３９４やＵＳＢ<Universal Serial Bus>など）を介してコンピュータ装置２に取り込まれる。ここで、撮像装置１に画像を撮像させるためのトリガ信号のように撮像装置１を制御するための制御信号がコンピュータ装置２から通信ケーブル３を介して撮像装置１に送信されるようになっており、コンピュータ装置２を使って撮像装置１を操作することができる。なお、通信インターフェースとしてＵＳＢを採用した場合、通信ケーブル３を介してコンピュータ装置２から撮像装置１へ動作電源を供給可能となり、別途電源（例えば、商用電源とＡＣアダプタ）を用意する必要がないから使い勝手がよいものである。また、コンピュータ装置２は液晶ディスプレイ２１を備えたノート型のパーソナル・コンピュータに限定されるものではなく、ＰＤＡやその他のポータブル・コンピュータを用いてもよい。

測定用のプログラムは、コンピュータ装置２を用いて、撮像装置１で取得したデータを元に算出した輝度分布画像に基づいて特定領域の幾何平均輝度を求めるとともに幾何平均輝度から明るさ感覚指標を算出する処理をコンピュータ装置２に行わせるものである。ここで、本発明において空間の照明環境を評価する評価値として採用する「明るさ感覚指標」について、その技術的意義並びに算出方法を詳しく説明する。

「明るさ感覚指標」とは、照明空間を観察したときに該空間に対して感じられる「明るさ」の総合評価であり、本発明では、この「明るさ感覚指標」を定量的に規定する明るさ感覚指標規定方法として、照明認識視空間の概念における「色モード境界輝度」（参考文献１：照明認識視空間の明るさサイズの測定による実環境における空間の明るさ感の評価、照明学会誌、第８６巻第１１号、２００２、Ｐ８３０〜８３６、山口他）に基づいて規定している。ここで、「色モード境界輝度」とは、照明された部屋に置かれた色票（以下、テストパッチと呼ぶ）を観測者（被験者）から見た見え方が、その部屋内に置かれた物体（物体色）として認識される輝度のレベルと自ら発光している光源（光源色）として認識される輝度のレベルとの中間である、その部屋に置かれた物体としては不自然な色の見え方になる輝度のレベルのことであり、照明された部屋の明るさ感を定量的に表すものである。

また、不均一な照明環境において色モード境界輝度の加法性が成り立つことが示されており（参考文献２：不均一な照明環境における空間の明るさ感の加法性、第３６回照明学会全国大会講演論文集、Ｐ１５４、２００３、山口他）、ある照明環境Ｋ１が、照明環境Ｋ２とＫ３との和であるとき、照明環境Ｋ２，Ｋ３における各々の色モード境界輝度の和で照明環境Ｋ１における色モード境界輝度が予測できることが実証されている。

以上から、照明認識視空間の概念における「色モード境界輝度」によって、空間の明るさ感を定量的に把握することができ、ある照明器具を設置した部屋の明るさ感を規定する「明るさ感覚指標」を設定することが技術的に可能であるといえる。

この色モード境界輝度設定には、図３に示すテストパッチ輝度提示装置５を使用する。テストパッチ輝度提示装置５は、設置プレート５ｇ上に設置された、光源にハロゲン電球を用いたスライドプロジェクターで構成される光源システム５ｂを収納した光源ボックス５ａ、回転濃度フィルター５ｄを収納した光学系ボックス５ｃ、可動式平面ミラー５ｅ、支持具５ｆによって設置プレート５ａから１１００ｍｍの高さに設けられたテストパッチＴとからなる。テストパッチＴは、光源システム５ｂから回転濃度フィルター５ｄを通った光が可動式平面ミラー５ｅで反射して局所照明されている。被験者は、手元のスイッチで回転濃度フィルター５ｄを回転させることで自由にテストパッチＴの輝度を調節することが可能である。また、テストパッチＴは照明の影響をほとんど受けないように照射面を下向きに斜め４５°に傾けてある。テストパッチＴは、６０ｍｍ×６０ｍｍの大きさで、被照射面はＮ５，グレーの紙面からなる。

上記テストパッチ輝度提示装置５を操作して測定された「色モード境界輝度Ａ」から、下記［数１］に基づいて「明るさ感覚指標Ｆ」を導出し、その単位は［ｆｅｕ（フー）］と称する。なお、「色モード境界輝度Ａ」の単位は［ｃｄ／ｍ^２］である。

以下、この「色モード境界輝度Ａ」に基づく明るさ感覚指標規定方法の概略について説明する。

まず、図４に示す、部屋サイズ：３５００ｍｍ×３５００ｍｍ、天井高さ：２５００ｍｍの８畳実物大の住宅居室Ｒを標準条件の測定環境として準備し、天井および壁の３面は白のクロス仕上げ、壁の一面は白のロールスクリーン２で間仕切りを施し、床はダークブラウンのフローリング仕上げであり、天井および壁の反射率を８０％、床の反射率を１０％とする。

図３に示すテストパッチ輝度提示装置５を用いて、住宅居室Ｒ内に様々な照明器具Ｌ１〜Ｌｎを単体で個別に配置した場合の「色モード境界輝度Ａ１〜Ａｎ」を測定し、上記［数１］に基づいて照明器具Ｌ１〜Ｌｎ個別の「明るさ感覚指標Ｆ１〜Ｆｎ」を算出する。

次に、上記測定環境に、乳白アクリルカバーが付いた天井直付のシーリングライトである照明器具Ｌｒ（図４中の破線）を部屋中央に設置する。照明器具Ｌｒは、２５％〜１００％の範囲で調光可能であり、被験者の主観評価によって、ちょうどよい明るさとなるように調光した場合の「色モード境界輝度Ａｒ」を測定し、［数１］より上記測定環境における「所要の明るさ感覚指標Ｆｒ」を設定する。

次に、部屋の形状、内装レイアウト、大きさより照明器具の設置位置を決定し、各設置位置に配置する照明器具の「明るさ感覚指標Ｆ」の和が「所要の明るさ感覚指標Ｆｒ」となるように、照明器具Ｌ１〜Ｌｎから照明器具を選択する。例えば、照明器具Ｌ１０，Ｌ１５，Ｌｎを選択して、各照明器具の明るさ感覚指標Ｆ１０，Ｆ１５，Ｆｎとすると、Ｆｒ＝［Ｆ１０＋Ｆ１５＋Ｆｎ］となればよい。

このように、「色モード境界輝度Ａ」に基づいて「明るさ感覚指標Ｆ」を規定することで、「所要の明るさ感覚指標Ｆｒ」が設定された部屋に対して、各照明器具の「明るさ感覚指標の和」が前記部屋の「所要の明るさ感覚指標Ｆｒ」となるように照明器具を組み合わせれば、一室複数灯での間接照明や壁面照明を主体とする部屋においても、部屋の条件を考慮したうえで、部屋の用途に合った所要の明るさ感の照明環境を実現することができる。

すなわち、カタログ等に記載された照明器具個々の「明るさ感覚指標」の値に基づく足し算を行うことで、専門の知識を持たない一般ユーザでも容易に、所要の明るさ感の照明環境を実現する照明器具の組み合わせを決定することができるのである。

しかしながら、上記方法では照明器具毎に「色モード境界輝度Ａ」の測定を行う必要があり、多くの工数がかかる上に、「色モード境界輝度Ａ」の測定が個人の感覚に基づく測定であるので、個人毎の感覚のぶれによる測定誤差が大きくなる可能性があった。

そこで、本発明では、様々な条件での「色モード境界輝度Ａ」の実測データと、前記様々な条件での観測者の視野内における照明空間の特定領域の光源輝度を除く「幾何平均輝度」との相関関係に着目し、その相関関係から導出される実験式に基づいて、ある条件を設定した場合の「明るさ感覚指標Ｆ」を規定しており、以下、明るさ感覚指標規定方法について説明する。

まず、図４に示す住宅居室Ｒにおいて、ロールスクリーン２を右手に臨む背面壁Ｒ１側の略中央を被験者の視点位置Ｐとする。

使用する照明器具は、間接照明系の３台の照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を、被験者からは光源が見えないように配置している。照明器具Ｌ１としては、バーチカルコーナーライトを被験者の視点位置Ｐに対面する正面壁Ｒ２の右コーナー近傍に配置する。照明器具Ｌ２としては、床置のホリゾントライトを正面壁Ｒ２の左コーナー近傍に配置する。照明器具Ｌ３としては、フロアスタンドを背面壁Ｒ１の左コーナー近傍に配置する。なお、これらの各照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、被験者の手元に配置した調光器３によって調光可能である。

まず、テストパッチＴが背面壁Ｒ１から２５００ｍｍに位置するようにテストパッチ輝度提示装置１を設置し、各照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３単体で点灯した場合の「色モード境界輝度Ａ１，Ａ２，Ａ３」を測定した。この「色モード境界輝度Ａ１，Ａ２，Ａ３」の測定は、各照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を調光して、部屋の床面中央部に設置した照度計４によって測定される「床面中央照度」を変えた複数の条件下で３回づつ行った。

また、上記複数の条件下において、視点位置Ｐに対面する正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」の値を、各照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の配光データから、ラジオシティ法を用いた計算シミュレーションによって算出した。ここで、照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各「幾何平均輝度Ｂａ」の値を、「幾何平均輝度Ｂａ１，Ｂａ２，Ｂａ３」とする。なお、「幾何平均輝度Ｂａ」の単位は［ｃｄ／ｍ^２］である。

図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、上記「色モード境界輝度Ａ１，Ａ２，Ａ３」の測定結果、および上記正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ１，Ｂａ２，Ｂａ３」のシミュレーション結果を示す表であり、図５（ａ）は照明器具Ｌ１単体で点灯した場合の結果、図５（ｂ）は照明器具Ｌ２単体で点灯した場合の結果、図５（ｃ）は照明器具Ｌ３単体で点灯した場合の結果を各々示す。

図２は、正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」を横軸に、「色モード境界輝度Ａ」を縦軸にとって、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す「床面中央照度」を変えた各条件での「色モード境界輝度Ａ１，Ａ２，Ａ３」の測定結果の平均値と「幾何平均輝度Ｂａ１，Ｂａ２，Ｂａ３」のシミュレーション結果との関係をグラフに示したものである。

図２中の直線５０は、全てのプロット点に対して線形回帰で求めた直線であり、線形回帰分析の結果、その決定係数は０．８５と高い値を示している。すなわち、「色モード境界輝度Ａ」と正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」との間には高い相関関係があるといえ、「色モード境界輝度Ａ」と正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」との関係は、下記［数２］で表される。したがって、「色モード境界輝度Ａ」は、正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」から推定することができる。

そして、「明るさ感覚指標Ｆ」を「色モード境界輝度Ａ」の１／２として定義した場合、「明るさ感覚指標Ｆ」は下記［数３］で表される。

このように、「色モード境界輝度Ａ」と正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」との相関関係（上記［数２］参照）と、「明るさ感覚指標Ｆ」と「色モード境界輝度Ａ」との相関関係（上記［数１］参照）とに基づいて、「明るさ感覚指標Ｆ」を、正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」の関数として規定することができる（上記［数３］参照）。

具体例を以下説明する。図６に示す部屋サイズ：３６００ｍｍ×３６００ｍｍ、天井高さ：２５００ｍｍの居住居室Ｒを標準条件の部屋として設定し、図７（ａ）に示す照明器具Ｌ１（バーチカルコーナーライト）を被験者の視点位置Ｐに対面する正面壁Ｒ２の右コーナー近傍に配置する。

そして、この照明器具Ｌ１を対象として、照明器具個別の「明るさ感覚指標Ｆ」を設定する場合、まず、照明器具Ｌ１を単体で点灯させたときの正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」を、ラジオシティ法を用いた計算シミュレーションによって算出する。

計算シミュレーションを行う場合、まず、対象とする部屋の条件（大きさ、内装反射率、照明器具の配置等）を設定し、照明器具の条件（光束、配光データ等）に基づいて、各内装面に入射する直射照度を算出する。次に、各内装面を光源とした場合の相互反射成分をラジオシティ法を用いて計算し、最終的に各内装面に入射する光束を決定した後、視点位置、注視点および視野の範囲を設定することで、その視野の範囲における各内装面の輝度分布を得ることができる。

図６に示す居住居室Ｒであれば、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を有する３次元空間内で、居住居室Ｒの大きさをＸ方向寸法３６００ｍｍ、Ｙ方向寸法３６００ｍｍ、Ｚ方向寸法２５００ｍｍに設定し、各内装面の内装反射率を設定する。そして、被験者の視点位置Ｐに対面する正面壁Ｒ２の右コーナー近傍に、図７（ｂ）に示される配光曲線Ｊ１，Ｊ２（Ｊ１は横方向の配光曲線、Ｊ２は上下方向の配光曲線を各々示す）を有する照明器具Ｌ１（バーチカルコーナーライト）を配置する。さらに、視点位置Ｐの座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（１８００ｍｍ、０ｍｍ、１２５０ｍｍ）、注視点Ｑの位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（１８００ｍｍ、３６００ｍｍ、１２５０ｍｍ）とし、視野の範囲を正面壁Ｒ２とすると、図６に示す正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」は１２．１［ｃｄ／ｍ^２］というシミュレーション結果を得た。このように、正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」は、各照明器具の配光データ等に基づいて、ラジオシティ法を用いた計算シミュレーションによって客観的に算出可能である。

そして、照明器具Ｌ１の「明るさ感覚指標Ｆ」は、上記［数３］に基づいて、Ｆ＝０．４６Ｂａ＝５．５７［ｆｅｕ］に設定され、「明るさ感覚指標Ｆ」と「色モード境界輝度Ａ」との相関関係を維持しながら、客観的に算出した正面壁Ｒ２の「幾何平均輝度Ｂａ」に基づいて個人の主観による誤差の少ない照明空間の「明るさ感覚指標Ｆ」を容易に得ることができる。

また、照明器具毎の「幾何平均輝度Ｂａ」は上記計算シミュレーションによって算出するので、照明器具毎に「色モード境界輝度Ａ」の測定を行う必要はなく、工数の短縮が可能になる。

一方、図８（ａ）（ｂ）に示すように、人間の有効な視野の範囲に基づいて、被験者の視点位置Ｐから視線方向Ｐ１に対して上方向θ１＝３５°、下方向θ２＝５０°、左方向θ３＝５０°、右方向θ４＝５０°の視野角内の領域Ｇを設定し、領域Ｇ内の「幾何平均輝度Ｂｂ」を、各照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の配光データから、ラジオシティ法を用いた計算シミュレーションによって算出することができる。

図４に示す住宅居室Ｒにおいて、被験者の視点位置Ｐから正面壁Ｒ２の略中心を注視したときの領域Ｇは図９に示すように立体的な領域となる。

そして、住宅居室Ｒ内に先の例と同様に、間接照明系の３台の照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を、被験者からは光源が見えないように配置し、各照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３単体で点灯した場合の「色モード境界輝度Ａ１，Ａ２，Ａ３」を測定した。この「色モード境界輝度Ａ１，Ａ２，Ａ３」の測定は、各照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を調光して、部屋の床面中央部に設置した照度計４によって測定される「床面中央照度」を変えた複数の条件下で３回づつ行った。

また、上記複数の条件下において、領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」の値を、各照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の配光データから、ラジオシティ法を用いた計算シミュレーションによって算出した。ここで、照明器具Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の各「幾何平均輝度Ｂｂ」の値を、「幾何平均輝度Ｂｂ１，Ｂｂ２，Ｂｂ３」とする。

図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）は、上記「色モード境界輝度Ａ１，Ａ２，Ａ３」の測定結果、および上記領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ１，Ｂｂ２，Ｂｂ３」のシミュレーション結果を示す表であり、図１０（ａ）は照明器具Ｌ１単体で点灯した場合の結果、図１０（ｂ）は照明器具Ｌ２単体で点灯した場合の結果、図１０（ｃ）は照明器具Ｌ３単体で点灯した場合の結果を各々示す。

なお、実験設備の内装面の反射率を実際に測定しており、上記シミュレーションに用いる住宅居室Ｒの内装面の反射率の設定は、天井の反射率を７９％、壁の反射率を８１％、床の反射率を９．８％とし、さらにはロールスクリーン２の反射率を６８％とする。

図１１は、領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」を対数目盛の横軸に、「色モード境界輝度Ａ」を対数目盛の縦軸にとって、図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す「床面中央照度」を変えた各条件での「色モード境界輝度Ａ１，Ａ２，Ａ３」の測定結果の平均値と「幾何平均輝度Ｂｂ１，Ｂｂ２，Ｂｂ３」のシミュレーション結果との関係をグラフに示したものである。

図１１中の直線５１は、全てのプロット点に対して線形回帰で求めた直線であり、線形回帰分析の結果、その決定係数は０．９３と高い値を示している。すなわち、「色モード境界輝度Ａ」と上記領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」との間には高い相関関係があるといえ、「色モード境界輝度Ａ」と上記領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」との関係は、下記［数４］で表される。したがって、「色モード境界輝度Ａ」は、上記領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」から推定することができる。

そして、「明るさ感覚指標Ｆ」を「色モード境界輝度Ａ」の１／２として定義した場合、「明るさ感覚指標Ｆ」は下記［数５］で表される。

このように、「色モード境界輝度Ａ」と上記領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」との相関関係（上記［数４］参照）と、「明るさ感覚指標Ｆ」と「色モード境界輝度Ａ」との相関関係（上記［数１］参照）とに基づいて、「明るさ感覚指標Ｆ」を、上記領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」の関数として規定することができる（上記［数５］参照）。

そして、この照明器具Ｌ１を対象として、照明器具個別の「明るさ感覚指標Ｆ」を設定する場合、まず、照明器具Ｌ１を単体で点灯させたときの領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」を、ラジオシティ法を用いた計算シミュレーションによって算出する。

図６に示す居住居室Ｒであれば、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を有する３次元空間内で、居住居室Ｒの大きさをＸ方向寸法３６００ｍｍ、Ｙ方向寸法３６００ｍｍ、Ｚ方向寸法２５００ｍｍに設定し、各内装面の内装反射率を設定する。そして、被験者の視点位置Ｐに対面する正面壁Ｒ２の右コーナー近傍に、図７（ｂ）に示される配光曲線Ｊ１，Ｊ２（Ｊ１は横方向の配光曲線、Ｊ２は上下方向の配光曲線を各々示す）を有する照明器具Ｌ１（バーチカルコーナーライト）を配置する。さらに、視点位置Ｐの座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（１８００ｍｍ、０ｍｍ、１２５０ｍｍ）、注視点Ｑの位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（１８００ｍｍ、３６００ｍｍ、１２５０ｍｍ）とし、視野の範囲を、被験者の視点位置Ｐから視線方向Ｐ１に対して上方向θ１＝３５°、下方向θ２＝５０°、右方向θ３＝５０°、左方向θ４＝５０°の視野角内の領域Ｇとすると、領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」は６．０［ｃｄ／ｍ^２］というシミュレーション結果を得た。このように、領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」は、各照明器具の配光データ等に基づいて、ラジオシティ法を用いた計算シミュレーションによって客観的に算出可能である。

そして、照明器具Ｌ１の「明るさ感覚指標Ｆ」は、上記［数５］に基づいて、Ｆ＝１．５Ｂｂ^０．７＝５．３［ｆｅｕ］に設定され、「明るさ感覚指標Ｆ」と「色モード境界輝度Ａ」との相関関係を維持しながら、客観的に算出した領域Ｇの「幾何平均輝度Ｂｂ」に基づいて個人の主観による誤差の少ない照明空間の「明るさ感覚指標Ｆ」を容易に得ることができる。

これまで説明したように、空間の照明環境を評価する評価値として「明るさ感覚指標Ｆ」を採用すれば空間の照明環境を適切に評価することができる。そして、このような評価値、すなわち、「明るさ感覚指標Ｆ」を実際の照明環境（照明空間）で測定するには、当該照明空間における輝度分布から「幾何平均輝度Ｂａ，Ｂｂ」を求めればよい。

而して、本実施形態の照明環境測定装置では、三脚に固定した撮像装置１により空間（照明空間）を撮像した静止画像（輝度分布画像）をコンピュータ装置２に取り込み、当該輝度分布画像を画像処理することによって、被験者の視点位置Ｐから視線方向Ｐ１に対して上方向θ１＝３５°、下方向θ２＝５０°、左方向θ３＝５０°、右方向θ４＝５０°の視野角内に設定される特定領域Ｇ１の「幾何平均輝度Ｂｂ」を求め、上記［数５］に基づいてＦ＝１．５Ｂｂ^０．７として「明るさ感覚指標Ｆ」を算出する。

ここで、上述した上方向θ１＝３５°、下方向θ２＝５０°、左方向θ３＝５０°、右方向θ４＝５０°の視野角内の特定領域Ｇを撮像装置１で撮像するには、レンズ１０として魚眼レンズを用いる必要がある。しかしながら、魚眼レンズは中心部分の解像度は高いが周辺に向かうにつれて解像度が低下するので、「明るさ感覚指標Ｆ」の算出精度を高くするためには魚眼レンズで撮像した特定領域の楕円の輝度分布画像を矩形に変換する必要がある。そのため、レンズ１０として魚眼レンズを用いる場合、特定領域Ｇの形状を楕円から矩形に変換するプログラムをコンピュータ装置２に搭載し、撮像装置１から取り込んだ画像に対して前記プログラムを実行することで特定領域Ｇの形状を楕円から矩形に変換する。このとき、単純に形状を変換しただけでは明るさの情報（輝度値）が存在しない点が多数生じることとなるので、矩形に変換された特定領域Ｇ内の全ての点において輝度値が存在しない場合は近傍の点の輝度値から補間する処理が行われる。その結果、魚眼レンズを用いる場合においても評価値（明るさ感覚指標Ｆ）を簡単に測定することができる。

ところで、本発明者らの検討結果によると、屋外空間のように室内に比べて奥行きの長い空間における明るさ感覚指標を規定するには、以下に説明する方法が適切であることが判明した。

而して、屋外空間のように室内に比べて奥行きの長い空間における明るさ感覚指標を規定するには、図１２に示すように「幾何平均輝度Ｂｂ」を算出するための特定領域Ｇ’を、被験者の視点位置Ｐから視線方向Ｐ１に対して上方向θ１＝８°、下方向θ２＝１２°、右方向θ３＝１５°、左方向θ４＝１５°の視野角内の領域とすることが望ましい。ここで、当該特定領域Ｇ’を適用することが相応しい「奥行きのある空間」とは、特定領域Ｇ’内に床面が存在する場合であり、例えば、図１３に示すように観測者の視点高さＴを１．５ｍとしたとき、前方７ｍ以上先まで床面が存在し、且つ天井面がない、あるいは天井面があっても特定領域Ｇ’内に存在しない場合である。そして、この特定領域Ｇ’内の「幾何平均輝度Ｂｂ」を算出すれば、「明るさ感覚指標Ｆ」はＦ＝１．５Ｂｂ^０．７［ｆｅｕ］の式から求めることができる。故に、図１４（ａ）に示すように前方に壁１００や天井１０１が存在して奥行きの短い室内空間では特定領域Ｇ’内に床面１０２が見えないから、屋内空間用の特定領域Ｇにおける「幾何平均輝度Ｂｂ」を算出して「明るさ感覚指標Ｆ」を求めることが望ましい。一方、図１４（ｂ）に示すように奥行きが長く天井がないような空間（屋外空間）では、特定領域Ｇ’内に床面（路面）が存在するが天井がないから、特定領域Ｇ’における「幾何平均輝度Ｂｂ」を算出して「明るさ感覚指標Ｆ」を求めることが望ましい。但し、図１４（ａ），（ｂ）における２００はそれぞれ光源（照明器具）である。

ここで、「奥行きのある空間」、例えば図１４（ｂ）に示すような屋外空間において特定領域Ｇ’並びにＧ内の「幾何平均輝度Ｂｂ」を算出して求めた「明るさ感覚指標Ｆ」を横軸に取り、被験者による「明るさ感主観評価値」を縦軸に取った官能評価結果をそれぞれ図１５（ａ），（ｂ）に示す。図１５（ａ），（ｂ）を比較すると、「奥行きのある空間」においては特定領域Ｇ’によって求めた「明るさ感覚指標Ｆ」と「明るさ感主観評価値」との相関の方が、特定領域Ｇによって求めた「明るさ感覚指標Ｆ」と「明るさ感主観評価値」との相関よりも高いことが判る。また、図１５（ａ）では特定領域Ｇ’内の「幾何平均輝度Ｂｂ」に光源輝度を含めていないが、図１６に示すように光源輝度を含む「幾何平均輝度Ｂｂ」から求めた「明るさ感覚指標Ｆ」と「明るさ感主観評価値」との相関の方が、光源輝度を含めない場合の相関よりも高いことが判る。よって、「奥行きのある空間」の「明るさ感覚指標Ｆ」を求める際は特定領域Ｇ’内の「幾何平均輝度Ｂｂ」に光源輝度を含めることが望ましい。

本実施形態の構成図である。同上の正面壁の幾何平均輝度と色モード境界輝度との相関を示す図である。同上のテストパッチ輝度提示装置の構成を示す図である。同上の実験設備を示す図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）同上の照明器具毎の実験結果を示す図である。同上の居住居室を示す図である。（ａ）（ｂ）同上の照明器具（バーチカルコーナーライト）の外観、配光曲線を示す図である。（ａ）（ｂ）は幾何平均輝度を算出する特定領域を示す平面図である。同上の幾何平均輝度を算出する特定領域を視線方向から見た図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）同上の照明器具毎の実験結果を示す図である。同上の領域Ｇの幾何平均輝度と色モード境界輝度との相関を示す図である。（ａ）（ｂ）は同上において幾何平均輝度を算出する特定領域を示す平面図である。同上において幾何平均輝度を算出する領域を示す側面図である。（ａ）（ｂ）は同上において幾何平均輝度を算出する特定領域を示す平面図である。（ａ）（ｂ）は同上において明るさ感覚指標と明るさ感主観評価値との相関を説明する図である。同上において幾何平均輝度を算出する際に光源輝度を含んだ場合の明るさ感覚指標と明るさ感主観評価値との相関を説明する図である。

符号の説明

１撮像装置
２コンピュータ装置
３通信ケーブル

Claims

照明空間において照明器具の光源とは別の光源を用いて表面の輝度が変化する色票を空間内に備えて、観測者から見た色票が空間内に置かれた物体として認識される輝度のレベルと自ら発光している光源として認識される輝度のレベルとの中間である不自然な色の見え方になるときの色票の輝度である色モード境界輝度と、観測者の視野内における照明空間の特定領域の光源輝度を除く幾何平均輝度との相関関係と、照明空間の明るさ感を表す明るさ感覚指標と、前記色モード境界輝度との相関関係と、に基づいて、前記幾何平均輝度の関数として規定される前記明るさ感覚指標を求める照明環境測定装置であって、
前記照明空間を撮像して輝度分布画像を取得する撮像手段と、撮像手段で取得する前記輝度分布画像に基づいて前記特定領域の幾何平均輝度を求めるとともに当該幾何平均輝度から前記明るさ感覚指標を算出する演算手段とを備え、
前記演算手段は、電池駆動可能な可搬型のコンピュータ装置と、当該コンピュータ装置に、前記輝度分布画像に基づいて前記特定領域の幾何平均輝度を求めるとともに当該幾何平均輝度から前記明るさ感覚指標を算出する処理を行わせるプログラムとで構成されることを特徴とする照明環境測定装置。
前記演算手段は、前記特定領域を可変としてなることを特徴とする請求項１記載の照明環境測定装置。
前記演算手段は、前記幾何平均輝度を求める際に前記特定領域の光源輝度を含めるか否かを択一的に選択することを特徴とする請求項１又は２記載の照明環境測定装置。
前記撮像手段は、撮像素子と、撮像素子に光を集光する魚眼レンズとを具備し、前記演算手段は、当該撮像手段で取得する魚眼視野の輝度分布画像を前記特定領域の矩形視野の輝度分布画像に変換することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の照明環境測定装置。