JP4148506B2 - 光源の光度測定システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光源光度を測定することにより光源性能を判定できるようにする光源の光度測定システムに関し、特に飛行場灯火等の光源の光度を車両で移動しつつ測定可能にした光源の光度測定システムに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
飛行場には各種の灯火が配置されていることは、周知のとおりである。これら灯火の内、滑走路灯や誘導灯は、航空機の航行を支援する重要な役割を担っている。このため、各滑走路灯や誘導灯等の光源は、所定の光度出力に維持されることは重要なことである。それゆえ、従来より光源の光度測定システムを使用し、これら灯火光源の光度を測定し、これらの灯火の性能を所定のものに維持管理している。
【０００３】
図１１は、飛行場における滑走路と滑走路の所定の位置に配置された各種灯火との関係を示す図である。
この図１１において、飛行場１０１には、滑走路１０３や誘導路１０５が設けられている。前記滑走路１０３の二つの末端部には、図１１に示すように、滑走路末端灯１０７，１０７がもうけられている。前記滑走路１０３の両脇には、図１１に示すように、滑走路灯１０９，…が設けられている。前記滑走路１０３の中心には、図１１に示すように、滑走路中心灯１１１が設けられている。前記滑走路１０３の末端側近くには、航空機が車輪を滑走路に接地させる位置を示す接地帯灯１１３とが設けられている。前記誘導路１０５の両脇には、図１１に示すように、誘導路灯１１５が設けられている。前記誘導路１０５の中心には、図１１に示すように、誘導路中心灯１１７が設けられている。また、前記滑走路１０３の前後には、図１１に示すように、連鎖式閃光灯１１９，…と、これら連鎖式閃光灯１１９，…の両脇に標準式進入灯１２１，…とが設けられている。
【０００４】
図１２は、上述した灯火の内、滑走路などに埋め込まれて使用される灯火の例を示す斜視図である。
この図１２において、灯火２１１は、所定の長さの円筒形状をしたカバー２１３と、このカバー２１３の図示上部に設けた灯火窓２１５、２１５と、当該カバー２１３の内部に配置されたハロゲンランプ（図示せず）とから構成されている。この灯火２１１は、概ね、ラインＬの部分から図示下側が例えば滑走路１０３に埋め込まれて使用される。
【０００５】
図１３は、このような飛行場の滑走路等に設置された灯火の光度を測定する従来の光源の光度測定システムを示す図である。
この従来の光源の光度測定システム３１１は、図１３に示すように、自走可能な車両３１３の後部に枠体３１５を固定し、この枠体３１５に所定個数の照度計３１７，…を定められたパターンで配置し、かつ、車速センサー（図示せず）を設け、車速センサー（図示せず）からの検出信号および前記各照度計３１７，…からの検出信号を取込み所定の処理を行う処理装置（図示せず）を車両３１３の内部に設けてなるものである。
このような従来の光源の光度測定システムの動作について以下に説明する。
前記車両３１３に搭載した従来の光源の光度測定システム３１１による測定には、移動測定と、静止測定との二種類の方法がある。
【０００６】
（移動測定）
まず、移動測定について説明する。移動測定は、連続測定が可能な縦列灯火に適用するもので、具体的には滑走路中心灯１１１が対象になっている。
車両３１３を滑走路１０３の端近傍の第１灯から滑走路１０３の反対側の灯火に向けておよそ３０［ｋｍ／ｈ］の速度で枠体３１５の中心が滑走路中心灯１１１上を通過するように走行しながら、照度計３１７，…からの検出データを基に各滑走路中心灯１１１の平均光度を算出し、所定の光度以上あるか、あるいは、所定の光度未満かで灯火を継続使用するか、あるいは、灯火を交換するようにしている。
【０００７】
（静止測定）
静止測定は、連続測定が困難な横列灯火に適用するもので、具体的には接地帯灯１１３、滑走路灯１０９、滑走路末端灯１０７などが対象になっている。
静止測定は、枠体３１５の照度計３１７，…を対象灯火に向け、５［ｍ］の測定距離をとって停車し、かつ、枠体３１５の可動バーを移動させることにより照度計３１７，…を上方向に移動させて測定点数を所定数にし、主ビーム内の平均光度を算出し、当該光度を基に灯火の継続使用か交換かを決定するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光源の光度測定システム３１１によれば、次のような不都合があった。
（１）車両３１３に枠体３１５を設ける必要があり、かつ、枠体３１５に移動バーなど複雑な機構を設ける必要があり、部品点数が増加し、製造コストがかかるという欠点があった。
（２）測定の精度を向上させるためには、枠体３１５の移動バーの移動機構の精密に作る必要があるほか、移動バーの移動も精密に駆動制御しなければならず、製造コストがかかるという欠点があった。
【０００９】
（３）沢山の照度計３１７，…を設置する必要があり、かつ、正確な測定をするためには当該照度計３１７，…をこまめに保守したり更正したりする必要があり、メンテナンス工数がかかるという欠点があった。
（４）照度計３１７，…を面状に配置することが困難であるので、移動測定する場合には、測定精度が悪くなるという欠点があった。
（５）静止測定では、移動バーを移動させて測定するため、測定に時間がかかるという欠点があった。
本発明は、上述した欠点を解消し、簡単な構造で、しかも、光源の光度を高速かつ精密に測定できる光源の光度測定システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決しようとする手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明に係る光源の光度測定システムは、光源光度を測定することにより光源性能を判定できるようにした光源の光度測定システムにおいて、光源の画像情報を取得するテレビカメラと、前記テレビカメラからの画像情報を処理する演算処理装置とを備え、かつ、当該車両で移動しながら光源光度を測定するときには、前記テレビカメラと前記演算処理装置とは車両に搭載されるものであり、前記テレビカメラにおける画像濃度と前記テレビカメラの各ピクセルの光電流との非直線性を測定系を用いて補正できるようにされており、前記測定系は、光度標準電球と、中心部に穴が穿設されていてテレビカメラ側から順に第１，第２、第３の遮光板と、第１の遮光板の中心部に設けられた直径５０[ｍｍ]の円盤状の拡散板と、輝度計とがそれぞれ光軸を一直線上になるように当該テレビカメラの前方に配置されていて、かつ、前記光度標準電球を、前記輝度計側の前記第１の遮光板の中心部に設けられた拡散板に対して、距離０．２〜１．８[ｍ] の間で移動可能に配置し、かつ、前記拡散板と前記輝度計の測光面との距離を１．０[ｍ] に、また、前記拡散板と前記テレビカメラの測光面との距離を２．２[ｍ]に固定してなるものであり、前記測定系を用い、前記拡散板の中心部を半径２．９１[ｍｍ]の前記輝度計のスポットをもって１６点観測し、各スポットの輝度の平均を前記拡散板の前記光度標準電球に対応する部分の輝度とする測定を行い、前記輝度計の出力電流に比例した値Ｉｐと前記輝度とが比例する関係を得ておき、前記測定系を用い、前記テレビカメラで前記拡散板を撮影することにより、前記テレビカメラで得た画像濃度ｇと前記テレビカメラの各ピクセルの光電流に比例した値Ｉｐとの関係に対して、前記輝度計の出力電流に比例した値Ｉｐと前記輝度とが比例する関係を利用して前記輝度計の出力光電流に比例した値Ｉｐを基に、前記テレビカメラで得た画像濃度ｇと前記テレビカメラの各ピクセルの光電流との非直線性を補正する数式１を得ておき、
Ｉｐ＝４．９×１０ −３× ｇ ２．３７ ・・・数式１
前記演算処理手段は、
車両に搭載しかつ車両を走行させながら測定した前記テレビカメラからの各光源の画像の各光データの画像濃度ｇから前記数式１を用いて各ピクセルの光電流に比例した値Ｉｐを得る第１の手段と、各光データについて一定の値のしきい値以上の濃度部分を各光源の面積ｓｉとみなし、前記第１の手段で得られた各光データの値Ｉｐを、当該光源の面積とみなした面積ｓｉで積分して各光源の照度Ｅｉを求める第２の手段と、各光源毎に、実空間座標ｘ，ｙ，ｚを、視点座標ｕ，ｖ，ｗを使って透視変換することにより画像上の座標Ｘ，Ｙに変換し、その変換した結果を利用して、カメラのレンズの座標（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）、カメラの基準軸からの角度（θ，ψ）、カメラの焦点距離ｆを基に、前記テレビカメラと各光源との距離ｒを求め、その求めた距離ｒと当該光源の照度Ｅｉとから当該光源の光度Ｉを算出し、その算出した光度Ｉを各光源に対応させて記憶させる第３の手段と、および、記憶させておいた前記光源に対応した前記光度を提示できる第４の手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態および実施例】
以下、本発明の実施の形態および実施例について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態および実施例に係る光源の光度測定システムと当該システムを搭載した車両を示す図であり、図１（ａ）は車両を後方から見た図、図１（ｂ）は車両内部を側面から切り欠いて見た図である。
これら図１において、車両１０には本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システム２０が搭載されており、この光源の光度測定システム２０は車両１０を移動させながら光源の光度を測定できるようにしたものである。
【００１２】
前記車両１０は、車体１１の図示下側に所定の間隔で４つの車輪１２，１２，１２，１２が設けられ自走可能になっている。なお、車両１０が自走する上で必要な各種機器は、ここでは、図示せずに省略している。また、本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システム２０で測定するときには、車両１０を最高速度時速３５［ｋｍ］で走行させながら測定できるようにしたものである。
前記光源の光度測定システム２０は、大別すると、ＣＣＤ−テレビカメラ（ＴＶカメラ）２１と、ＶＴＲ２２と、ノートパソコン（ノートＰＣ））などの演算処理装置２３と、モニタ２４とから構成されている。
【００１３】
ＴＶカメラ２１は、支持台２５で車体１１に固定されている。ＴＶカメラ２１の出力は、ケーブル２６を介してＶＴＲ２２に接続されている。ＶＴＲ２２は、モニタ出力をケーブル２７を介してモニタ２４に与えられるようになっており、かつ、影像出力をケーブル２８を介してノートＰＣ２３に与えられるようになっている。
前記ＴＶカメラ２１は、光源の画像情報を取得し、その画像情報をケーブル２６を介してＶＴＲ２２に供給できるようになっている。前記ＴＶカメラ２１は、そのカメラのレンズの光軸中心からグランドラインＧＬまでの高さＨを１．５［ｍ］に設定し、かつ、カメラのレンズの光軸中心から伸びる光軸Ｋを水平線ｈＬに対して（θ＝）２５［度］に維持されるように設定しておく。
前記ＶＴＲ２２は、ＴＶカメラ２１から送られてくる画像情報を記録するとともに、当該画像情報をケーブル２７を介してモニタ２４に、当該画像情報をケーブル２８を介してノートＰＣ２３に供給できるようになっている。
【００１４】
前記ノートＰＣ２３は、中央処理ユニットと、主メモリと、ハードディスク装置と、入力出力ポートと、ディスプレイと、キーボードと、ＡＤ変換器と、その他必要な機器が内蔵されている。また、前記ノートＰＣ２３は、当該ハードディスク装置に、例えばＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）９８、ｍｅ、ＮＴ、２０００、または、ＸＰなどからなるオペレーティングシステムと、この光源の光度測定システムの一連の処理を実現させるアプリケーションプログラムが格納されている。
【００１５】
さらに、ノートＰＣ２３は、電源スイッチをオンとすると、ハードディスク装置からオペレーティングシステムが主メモリに展開されて実行された後、さらに、当該システムの処理を実現するアプリケーションプログラムが主メモリに展開されて各種手段を実現し処理を実行できることになる。さらに、ノートＰＣ２３は、前記アプリケーションプログラムが実行されることにより、前記ＴＶカメラ２１の各ピクセルの画像濃度を光電流に比例した値に変換する第１の手段と、前記第１の手段で変換された当該値を積分して照度を求める第２の手段と、当該照度から光度を算出する第３の手段と、前記光源に対応させて前記光度を提示できる第４の手段とを実現している。
【００１６】
図２は、本発明の基礎となる測定系を示す図である。この図２において、本発明の基礎となる測定系３０は次のように構成されている。すなわち、測光ベンチ３２の上には、図示左側から、光度標準電球３３と、中心部に孔が穿設されている遮光板３４，３５と、前記遮光板３６の中心部に設けられた拡散板３７と、輝度計３８とが光軸を一直線上になるように配置されており、かつ、ＴＶカメラ３１が当該カメラ３１の光軸中心と前記一直線の光軸と一致するように三脚３９の上に固定されて構成されている。
また、前記光度標準電球３３は、前記拡散板３７に対して距離Ｄ１＝０．２〜１．８［ｍ］と移動可能にし、かつ、前記拡散板３７と前記輝度計３８の測光面との距離Ｄ２＝１．０［ｍ］と固定し、しかも、拡散板３７とＴＶカメラ３１の測光面との距離Ｄ３＝２．２［ｍ］に固定している。
【００１７】
図３は、本発明の基礎となる測定系における拡散板上の輝度の測定点について説明するための図である。
この図３において、拡散板３７は直径５０［ｍｍ］の円板状をしており、符号３７ａは拡散板外周である。本発明の基礎となる測定系３０では、図３に示すように、当該拡散板３７の中心部を、半径２．９１［ｍｍ］の輝度計３８のスポットをもって１６点観測し、拡散板３７上の輝度の変化が小さいことを確認した上で、各スポットの輝度の平均を拡散板３７の輝度とする。
また、輝度計３８の出力である光電流に比例した値Ｉｐと輝度は比例するものとして取り扱うことにする。
【００１８】
図４は、本発明の基礎となる測定系における拡散板をＴＶカメラで撮影したときに拡散板画像の濃度値を示す図であり、光度標準電球３３と拡散板３７との距離を０．３［ｍ］としたときの拡散板３７の画像の例である。
この図４において、画像４０はＴＶカメラ３１で得た画像である。この画像４０の中に、図４に示すように拡散板３７の画像４５が示されている。この画像４５は、グリーンの成分の濃度値を示したものであって、背景と光源との境界は暗流分の濃度値「４５」をしきい値とし、これに囲まれた範囲４７を光源とみなしている。
【００１９】
図５は、本発明の基礎となる測定系におけるＴＶカメラで得た画像濃度とＴＶカメラの各ピクセルの光電流に比例した値Ｉｐの関係を示す特性図であり、横軸にＴＶカメラの画像濃度ｇを、縦軸にＴＶカメラの各ピクセルの光電流に比例した値Ｉｐを、それぞれとったものである。
この図５からも分かるように、画像濃度ｇから各ピクセルの光電流に比例した値Ｉｐに変換するには、図５の特性がＴＶカメラ３１のガンマ特性により、非線形となっているので、本発明の基礎となる測定系３０によって測定し、これを補正する数式１を得る。
【００２０】
［数１］
Ｉｐ＝４．９×１０-3 ｇ2.37
これにより、上記数式１を用いることにより画像濃度ｇからＴＶカメラの各ピクセルの光電流に比例した値Ｉｐに変換することができる。
【００２１】
図６は、本発明の基礎となる測定系における光電流に比例した値Iｐの積分値と照度との関係を示す特性図であり、横軸にＴＶカメラの各ピクセルの光電流に比例した値Iｐの積分値Ａ［×１０6］を、縦軸に照度Ｅ［ｌｘ］を、それぞれとったものである。
この図６は、ＴＶカメラの各ピクセルの光電流に比例した値Iｐの積分値Ａと、照度Ｅ［ｌｘ］との関係をプロットしたものであり、この図６からも分かるように、ＴＶカメラ３１の各ピクセルの光電流に比例した値Iｐの積分値Ａ［×１０6］と、照度Ｅ［ｌｘ］とは比例関係にあると見なすことができる。
【００２２】
そこで、上記関係から次の数式２を得ることができる。
［数２］
Ｅｉ＝１．２５×１０-6∫siＩｐds＝１．２５×１０-6Ａｉ
ただし、ｓｉは光源の面積である。
そして、光度をＩ［ｃｄ］とし、照度Ｅｉ［ｌｘ］とし、かつ、光源と照度を測定する面との距離をｒ［ｍ］とすると、
［数３］
Ｅ＝Ｉ／ｒ2
であり、数式１、数式２および数式３から、次の数式４を得ることができる。［数４］
このように、ＴＶカメラ３１の画像濃度gが分かり、かつ、ＴＶカメラ２１と光源との距離ｒが分かれば、光度Iを求めることができる。
【００２３】
なお、本発明の基礎に係る測定系では、ＴＶカメラ３１としたが、本発明の実施の形態ではＴＶカメラ２１となる。
本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システム２０は、上述した本発明の基礎を応用して構成されたものである。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態の作用を図１を基に、図７ないし図１０を参照して説明する。
まず、ＴＶカメラ２１は、車両１０の後部に後ろ向きに設置し、滑走路全体が撮影できるように固定してある。また、カメラの視野の開き角度を、水平４５．９［度］×垂直３４．５度と、水平２３．４度×垂直１７．６［度］の２通りに設定し、画像濃度が飽和しないように絞りを設定した。
以上の条件で夜間の飛行場１０１を飛行機の航行していない時間帯で滑走路１０３上を時速３５［ｋｍ］で走行し、各滑走路中心灯１１１などを撮像した。
【００２５】
図７は、本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムの処理フローを示すフローチャートである。
図８は、本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムで撮像した滑走路の灯火画像の例を示す図である。
図９は、本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムで測定した飛行場灯火に対する光電流に比例した値Ｉｐの例を示す図であり、Ｘ軸に幅を、Ｙ軸に距離を、Ｚ軸に光電流に比例した値Ｉｐを、それぞれとったものである。
図１０は、本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムにおいて、鉛直角度と光度との関係を示す特性図であって、横軸に鉛直角を、縦軸に光度測定値［ｃｄ］を、それぞれとったものである。
【００２６】
まず、夜間の飛行機が飛行しない時間帯に、滑走路灯１０９や滑走路中心灯１１１を点灯させ、かつ、滑走路１０３を時速３５［ｋｍ］で走行し、ＴＶカメラ２１で滑走路中心灯１１１などを撮影する（図７のステップ１）。そのときの、あるエリアの撮影画像は、図８に示すような灯火画像５０となる。この灯火画像５０は、滑走路中心灯１１１，１１１，…の光データＤ１１１ａ，Ｄ１１１ｂ，Ｄ１１１ｃ，Ｄ１１１ｄ，…と、その両側に点灯しているのが滑走路の幅を示す滑走路灯１０９，…の光データＤ１０９，Ｄ１０９，…とからなる。ここで、滑走路中心灯１１１の光データＤ１１１ａと、次の滑走路中心灯１１１の光データＤ１１１ｂとの距離Ｗは、例えばＷ＝１５［ｍ］である。
【００２７】
この灯火画像５０は、ＶＴＲ２２で記録されるとともに、必要に応じてモニタ２４に送られる。また、この灯火画像５０は、ノートＰＣ２３に送られる。ノートＰＣ２３の第１の手段は、滑走路中心灯部分の画像濃度を図８に示す２次元ウインド５５によって切り出し、数式１を利用して画像濃度から光電流に比例した値Ｉｐを算出（変換）する（図７のステップ２）。なお、この数式１は、本発明の基礎となる測定系３０において実験によって求めておいたものである。
このとき、ノートＰＣ２３は、前記２次元で切り出した画像を３次元変換すると、図９に示すような特性画像６０になる。ここで、当該図９に示す特性画像６０において、図１１に示す光源１１１，１１１，１１１，１１１の光データＤ１１１ａ，Ｄ１１１ｂ，Ｄ１１１ｃ，Ｄ１１１ｄ以外の画像濃度は、平均値がゼロとなるため、暗流分の濃度「４５」をしきい値として各光源部分を抽出することができる。
【００２８】
ここで、光源を抽出する際に、光源の出現する位置が車両１０の速度との関係から決定されるので、ノートＰＣ２３は、光電流に比例した値Ｉｐを光源に特有な値と対応させることができるように記憶しておく。
そして、ノートＰＣ２３の第２の手段は、求めた値Ｉｐを積分し、照度Ｅを算出する（図７のステップ３）。この求めた値Ｉｐを積分値と照度Ｅとの関係は、本発明の基礎となる測定系３０によって予め実験で求めておく。
【００２９】
次に、ノートＰＣ２３の第３の手段は、上記第２の手段で得た照度から光度を算出する。この光度を算出するためには、数式３からも分かるように、ＴＶカメラ２１と光源との距離ｒを得る必要がある。このため、ノートＰＣ２３の第３の手段では、透視変換を用いてＴＶカメラ２１と光源との距離ｒを得ている。
この透視変換とは、実空間座標ｘ，ｙ，ｚを、視点座標ｕ，ｖ，ｗを使って、画像上の座標Ｘ，Ｙに変換する変換式である。ここで、ＴＶカメラ２１のレンズの中心座標を（ｘs ，ｙs，ｚs）とし、θをＴＶカメラ２１の基準軸からの水平角とし、ψをＴＶカメラ２１と基準軸からの垂直角とし、ｆをＴＶカメラ２１の焦点距離とし、ｒをＴＶカメラ２１と光源との距離とすると、次の数式が成立する。
【００３０】
［数５］
Ｒ＝（ｘs 2 ＋ｙs 2＋ｚs 2）1/2
ｕ＝−（ｘ−ｘs）sinθ＋（y−ys）cosθ
ｖ＝−｛−（ｘ−ｘs）cosθ＋（y−ys）sinθ｝sinψ＋（ｚ−ｚs）cosψ
ｗ＝｛−（ｘ−ｘs）cosθ＋（y−ys）sinθ｝cosψ＋（ｚ−ｚs）sinψ
Ｘ＝ｕ（ｆ／ｗ） Ｙ＝ｖ（ｆ／ｗ）
ｒ＝｛（ｘ−ｘs）2 ＋（ｙ−ｙs）2＋（ｚ−ｚs）2｝1/2
上述した数式５のうち特に最後の数式を利用し、ノートＰＣ２３の第３の手段で、ＴＶカメラ２１と光源との距離ｒを算出する。
【００３１】
すなわち、ノートＰＣ２３の第３の手段は、照度Ｅと、上記数式で求めたＴＶカメラ２１と光源との距離ｒとから数式３（数式４）を使用し、光度［ｃｄ］を算出することができる（図７のステップ４）。ノートＰＣ２３では、この光度を、各光源に対応させて記憶しておく。
ノートＰＣ２３の第４の手段は、当該記憶しておいた光源のデータベースを基に光源の光度分布を提示することができる（図７のステップ５）。
図１０は、本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムによって測定した光度測定値［ｃｄ］と鉛直角度ψ［度］との関係を示す特性図であり、横軸に鉛直角度ψ［度］を、縦軸に光度測定値［ｃｄ］を、それぞれとったものである。
【００３２】
この図１０において、符号▲は視野角４５．０［度］の場合の光度測定値を示し、符号●は視野角２３．４度の場合の光度測定値を示したものである。
主光柱内平均光度の規格値が１０［ｃｄ］とした場合、この図からも分かるように、視野角２３．４度のとき、主光柱内平均光度が１１．４［ｃｄ］で最大値が４［度］付近となり、規格を満足する結果が得られた。
【００３３】
本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムでは、１画面当たりの処理時間が約３００［ｍｓ］で、８［ｍ］から５５［ｍ］の間の灯火の測定ができることから、時速３５［ｋｍ］で走行したとき、一つの灯火に対して１５サンプリンクが可能であり、配光測定として十分な処理速度で処理ができ、実用に耐えることができる。
【００３４】
以上説明したように本発明の実施の形態によれば、次のような利点がある。
（１）簡単な構造で、しかも、光源の光度を高速かつ精密に測定できる。
（２）車両に特別な装置を設ける必要がないため、部品点数を減少させ、かつ、製造コストを小さくすることができる。
（３）特別な駆動機構を設ける必要がなく、このため精密に駆動制御も必要ないので、製造コストを少なくすくことができる。
（４）一つのＴＶカメラで構成することができるので、保守が容易であり、かつ、保守したり更正したりする必要がなく、メンテナンスがいらなくなる。
（５）ＴＶカメラで平面画像を得てかつ画像処理によって光度を得ているので、測定精度がよくなる。
（６）高速に移動しながら光度を測定できるので、光度測定の時間短縮が可能になる。
【００３５】
なお、本発明の実施の形態では、図１に示すような形式の車両１０を用いたが、これに限定されるものではなく、要は、車両１０の進行方向とは逆方向に向けてＴＶカメラ２１を設置し、かつ光を直接撮影できるものならどのような形式の車両であってもよい。
また、本発明の実施の形態では、光源の光度測定システム２０において、ＴＶカメラ２１で得た画像をＶＴＲ２２に録画してからノートＰＣ２３に入力するようにしているが、これに限定されるものではなく、ＴＶカメラ２１から直接ノートＰＣ２３に画像を入力するようなものであってもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような利点がある。
（１）簡単な構造で、しかも、光源の光度を高速かつ精密に測定できる。
（２）車両に特別な装置を設ける必要がないため、部品点数を減少させ、かつ、製造コストを小さくすることができる。
（３）特別な駆動機構を設ける必要がなく、このため精密に駆動制御も必要ないので、製造コストを少なくすくことができる。
（４）一つのＴＶカメラで構成することができるので、保守が容易であり、かつ、保守したり更正したりする必要がなく、メンテナンスがいらなくなる。
（５）ＴＶカメラで平面画像を得てかつ画像処理によって光度を得ているので、測定精度がよくなる。
（６）高速に移動しながら光度を測定できるので、光度測定の時間短縮が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態および実施例に係る光源の光度測定システムと当該システムを搭載した車両を示す図である。
【図２】本発明の基礎となる測定系を示す構成図である。
【図３】本発明の基礎となる測定系における拡散板上の輝度の測定点について説明するための図である。
【図４】本発明の基礎となる測定系における拡散板をＴＶカメラで撮影したときに拡散板画像の濃度値を示す図である。
【図５】本発明の基礎となる測定系における画像濃度と光電流に比例した値Ｉｐの関係を示す特性図である。
【図６】本発明の基礎となる測定系における光電流に比例した値Iｐの積分値と照度との関係を示す特性図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムの処理フローを示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムで撮像した滑走路の灯火画像の例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムで測定した飛行場灯火に対する光電流に比例した値Ｉｐの例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムにおいて、鉛直角度と光度との関係を示す特性図である。
【図１１】飛行場における滑走路と滑走路の所定の位置に配置された各種灯火との関係を示す図である。
【図１２】滑走路などに埋め込まれて使用される灯火の例を示す斜視図である。
【図１３】飛行場の滑走路等に設置された灯火の光度を測定する従来の光源の光度測定システムを示す図である。
【符号の説明】
１０ 車両
１１ 車体
１２ 車輪
１３ リヤードアー
２０ 光源の光度測定システム
２１，３１ ＴＶカメラ
２２ ＶＴＲ
２３ ノートＰＣ（演算処理装置）
２４ モニタ
２５ 支持台
２６，２７，２８ ケーブル
３０ 本発明の基礎となる測定系
３２ 測光ベンチ
３３ 光度標準電球
３４，３５，３６ 遮光板
３７ 拡散板
３８ 輝度計
３９ 三脚
１０１ 飛行場
１０３ 滑走路
１０５ 誘導路
１０７ 滑走路末端灯
１０９ 滑走路灯
１１１ 滑走路中心灯
１１３ 接地帯灯
１１５ 誘導路灯
１１７ 誘導路中心灯
１１９ 連鎖式閃光灯
【産業上の利用分野】
本発明は、光源光度を測定することにより光源性能を判定できるようにする光源の光度測定システムに関し、特に飛行場灯火等の光源の光度を車両で移動しつつ測定可能にした光源の光度測定システムに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
飛行場には各種の灯火が配置されていることは、周知のとおりである。これら灯火の内、滑走路灯や誘導灯は、航空機の航行を支援する重要な役割を担っている。このため、各滑走路灯や誘導灯等の光源は、所定の光度出力に維持されることは重要なことである。それゆえ、従来より光源の光度測定システムを使用し、これら灯火光源の光度を測定し、これらの灯火の性能を所定のものに維持管理している。
【０００３】
図１１は、飛行場における滑走路と滑走路の所定の位置に配置された各種灯火との関係を示す図である。
この図１１において、飛行場１０１には、滑走路１０３や誘導路１０５が設けられている。前記滑走路１０３の二つの末端部には、図１１に示すように、滑走路末端灯１０７，１０７がもうけられている。前記滑走路１０３の両脇には、図１１に示すように、滑走路灯１０９，…が設けられている。前記滑走路１０３の中心には、図１１に示すように、滑走路中心灯１１１が設けられている。前記滑走路１０３の末端側近くには、航空機が車輪を滑走路に接地させる位置を示す接地帯灯１１３とが設けられている。前記誘導路１０５の両脇には、図１１に示すように、誘導路灯１１５が設けられている。前記誘導路１０５の中心には、図１１に示すように、誘導路中心灯１１７が設けられている。また、前記滑走路１０３の前後には、図１１に示すように、連鎖式閃光灯１１９，…と、これら連鎖式閃光灯１１９，…の両脇に標準式進入灯１２１，…とが設けられている。
【０００４】
図１２は、上述した灯火の内、滑走路などに埋め込まれて使用される灯火の例を示す斜視図である。
この図１２において、灯火２１１は、所定の長さの円筒形状をしたカバー２１３と、このカバー２１３の図示上部に設けた灯火窓２１５、２１５と、当該カバー２１３の内部に配置されたハロゲンランプ（図示せず）とから構成されている。この灯火２１１は、概ね、ラインＬの部分から図示下側が例えば滑走路１０３に埋め込まれて使用される。
【０００５】
図１３は、このような飛行場の滑走路等に設置された灯火の光度を測定する従来の光源の光度測定システムを示す図である。
この従来の光源の光度測定システム３１１は、図１３に示すように、自走可能な車両３１３の後部に枠体３１５を固定し、この枠体３１５に所定個数の照度計３１７，…を定められたパターンで配置し、かつ、車速センサー（図示せず）を設け、車速センサー（図示せず）からの検出信号および前記各照度計３１７，…からの検出信号を取込み所定の処理を行う処理装置（図示せず）を車両３１３の内部に設けてなるものである。
このような従来の光源の光度測定システムの動作について以下に説明する。
前記車両３１３に搭載した従来の光源の光度測定システム３１１による測定には、移動測定と、静止測定との二種類の方法がある。
【０００６】
（移動測定）
まず、移動測定について説明する。移動測定は、連続測定が可能な縦列灯火に適用するもので、具体的には滑走路中心灯１１１が対象になっている。
車両３１３を滑走路１０３の端近傍の第１灯から滑走路１０３の反対側の灯火に向けておよそ３０［ｋｍ／ｈ］の速度で枠体３１５の中心が滑走路中心灯１１１上を通過するように走行しながら、照度計３１７，…からの検出データを基に各滑走路中心灯１１１の平均光度を算出し、所定の光度以上あるか、あるいは、所定の光度未満かで灯火を継続使用するか、あるいは、灯火を交換するようにしている。
【０００７】
（静止測定）
静止測定は、連続測定が困難な横列灯火に適用するもので、具体的には接地帯灯１１３、滑走路灯１０９、滑走路末端灯１０７などが対象になっている。
静止測定は、枠体３１５の照度計３１７，…を対象灯火に向け、５［ｍ］の測定距離をとって停車し、かつ、枠体３１５の可動バーを移動させることにより照度計３１７，…を上方向に移動させて測定点数を所定数にし、主ビーム内の平均光度を算出し、当該光度を基に灯火の継続使用か交換かを決定するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光源の光度測定システム３１１によれば、次のような不都合があった。
（１）車両３１３に枠体３１５を設ける必要があり、かつ、枠体３１５に移動バーなど複雑な機構を設ける必要があり、部品点数が増加し、製造コストがかかるという欠点があった。
（２）測定の精度を向上させるためには、枠体３１５の移動バーの移動機構の精密に作る必要があるほか、移動バーの移動も精密に駆動制御しなければならず、製造コストがかかるという欠点があった。
【０００９】
（３）沢山の照度計３１７，…を設置する必要があり、かつ、正確な測定をするためには当該照度計３１７，…をこまめに保守したり更正したりする必要があり、メンテナンス工数がかかるという欠点があった。
（４）照度計３１７，…を面状に配置することが困難であるので、移動測定する場合には、測定精度が悪くなるという欠点があった。
（５）静止測定では、移動バーを移動させて測定するため、測定に時間がかかるという欠点があった。
本発明は、上述した欠点を解消し、簡単な構造で、しかも、光源の光度を高速かつ精密に測定できる光源の光度測定システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決しようとする手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明に係る光源の光度測定システムは、光源光度を測定することにより光源性能を判定できるようにした光源の光度測定システムにおいて、光源の画像情報を取得するテレビカメラと、前記テレビカメラからの画像情報を処理する演算処理装置とを備え、かつ、当該車両で移動しながら光源光度を測定するときには、前記テレビカメラと前記演算処理装置とは車両に搭載されるものであり、前記テレビカメラにおける画像濃度と前記テレビカメラの各ピクセルの光電流との非直線性を測定系を用いて補正できるようにされており、前記測定系は、光度標準電球と、中心部に穴が穿設されていてテレビカメラ側から順に第１，第２、第３の遮光板と、第１の遮光板の中心部に設けられた直径５０[ｍｍ]の円盤状の拡散板と、輝度計とがそれぞれ光軸を一直線上になるように当該テレビカメラの前方に配置されていて、かつ、前記光度標準電球を、前記輝度計側の前記第１の遮光板の中心部に設けられた拡散板に対して、距離０．２〜１．８[ｍ] の間で移動可能に配置し、かつ、前記拡散板と前記輝度計の測光面との距離を１．０[ｍ] に、また、前記拡散板と前記テレビカメラの測光面との距離を２．２[ｍ]に固定してなるものであり、前記測定系を用い、前記拡散板の中心部を半径２．９１[ｍｍ]の前記輝度計のスポットをもって１６点観測し、各スポットの輝度の平均を前記拡散板の前記光度標準電球に対応する部分の輝度とする測定を行い、前記輝度計の出力電流に比例した値Ｉｐと前記輝度とが比例する関係を得ておき、前記測定系を用い、前記テレビカメラで前記拡散板を撮影することにより、前記テレビカメラで得た画像濃度ｇと前記テレビカメラの各ピクセルの光電流に比例した値Ｉｐとの関係に対して、前記輝度計の出力電流に比例した値Ｉｐと前記輝度とが比例する関係を利用して前記輝度計の出力光電流に比例した値Ｉｐを基に、前記テレビカメラで得た画像濃度ｇと前記テレビカメラの各ピクセルの光電流との非直線性を補正する数式１を得ておき、
Ｉｐ＝４．９×１０ −３× ｇ ２．３７ ・・・数式１
前記演算処理手段は、
車両に搭載しかつ車両を走行させながら測定した前記テレビカメラからの各光源の画像の各光データの画像濃度ｇから前記数式１を用いて各ピクセルの光電流に比例した値Ｉｐを得る第１の手段と、各光データについて一定の値のしきい値以上の濃度部分を各光源の面積ｓｉとみなし、前記第１の手段で得られた各光データの値Ｉｐを、当該光源の面積とみなした面積ｓｉで積分して各光源の照度Ｅｉを求める第２の手段と、各光源毎に、実空間座標ｘ，ｙ，ｚを、視点座標ｕ，ｖ，ｗを使って透視変換することにより画像上の座標Ｘ，Ｙに変換し、その変換した結果を利用して、カメラのレンズの座標（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）、カメラの基準軸からの角度（θ，ψ）、カメラの焦点距離ｆを基に、前記テレビカメラと各光源との距離ｒを求め、その求めた距離ｒと当該光源の照度Ｅｉとから当該光源の光度Ｉを算出し、その算出した光度Ｉを各光源に対応させて記憶させる第３の手段と、および、記憶させておいた前記光源に対応した前記光度を提示できる第４の手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態および実施例】
以下、本発明の実施の形態および実施例について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態および実施例に係る光源の光度測定システムと当該システムを搭載した車両を示す図であり、図１（ａ）は車両を後方から見た図、図１（ｂ）は車両内部を側面から切り欠いて見た図である。
これら図１において、車両１０には本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システム２０が搭載されており、この光源の光度測定システム２０は車両１０を移動させながら光源の光度を測定できるようにしたものである。
【００１２】
前記車両１０は、車体１１の図示下側に所定の間隔で４つの車輪１２，１２，１２，１２が設けられ自走可能になっている。なお、車両１０が自走する上で必要な各種機器は、ここでは、図示せずに省略している。また、本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システム２０で測定するときには、車両１０を最高速度時速３５［ｋｍ］で走行させながら測定できるようにしたものである。
前記光源の光度測定システム２０は、大別すると、ＣＣＤ−テレビカメラ（ＴＶカメラ）２１と、ＶＴＲ２２と、ノートパソコン（ノートＰＣ））などの演算処理装置２３と、モニタ２４とから構成されている。
【００１３】
ＴＶカメラ２１は、支持台２５で車体１１に固定されている。ＴＶカメラ２１の出力は、ケーブル２６を介してＶＴＲ２２に接続されている。ＶＴＲ２２は、モニタ出力をケーブル２７を介してモニタ２４に与えられるようになっており、かつ、影像出力をケーブル２８を介してノートＰＣ２３に与えられるようになっている。
前記ＴＶカメラ２１は、光源の画像情報を取得し、その画像情報をケーブル２６を介してＶＴＲ２２に供給できるようになっている。前記ＴＶカメラ２１は、そのカメラのレンズの光軸中心からグランドラインＧＬまでの高さＨを１．５［ｍ］に設定し、かつ、カメラのレンズの光軸中心から伸びる光軸Ｋを水平線ｈＬに対して（θ＝）２５［度］に維持されるように設定しておく。
前記ＶＴＲ２２は、ＴＶカメラ２１から送られてくる画像情報を記録するとともに、当該画像情報をケーブル２７を介してモニタ２４に、当該画像情報をケーブル２８を介してノートＰＣ２３に供給できるようになっている。
【００１４】
前記ノートＰＣ２３は、中央処理ユニットと、主メモリと、ハードディスク装置と、入力出力ポートと、ディスプレイと、キーボードと、ＡＤ変換器と、その他必要な機器が内蔵されている。また、前記ノートＰＣ２３は、当該ハードディスク装置に、例えばＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）９８、ｍｅ、ＮＴ、２０００、または、ＸＰなどからなるオペレーティングシステムと、この光源の光度測定システムの一連の処理を実現させるアプリケーションプログラムが格納されている。
【００１５】
さらに、ノートＰＣ２３は、電源スイッチをオンとすると、ハードディスク装置からオペレーティングシステムが主メモリに展開されて実行された後、さらに、当該システムの処理を実現するアプリケーションプログラムが主メモリに展開されて各種手段を実現し処理を実行できることになる。さらに、ノートＰＣ２３は、前記アプリケーションプログラムが実行されることにより、前記ＴＶカメラ２１の各ピクセルの画像濃度を光電流に比例した値に変換する第１の手段と、前記第１の手段で変換された当該値を積分して照度を求める第２の手段と、当該照度から光度を算出する第３の手段と、前記光源に対応させて前記光度を提示できる第４の手段とを実現している。
【００１６】
図２は、本発明の基礎となる測定系を示す図である。この図２において、本発明の基礎となる測定系３０は次のように構成されている。すなわち、測光ベンチ３２の上には、図示左側から、光度標準電球３３と、中心部に孔が穿設されている遮光板３４，３５と、前記遮光板３６の中心部に設けられた拡散板３７と、輝度計３８とが光軸を一直線上になるように配置されており、かつ、ＴＶカメラ３１が当該カメラ３１の光軸中心と前記一直線の光軸と一致するように三脚３９の上に固定されて構成されている。
また、前記光度標準電球３３は、前記拡散板３７に対して距離Ｄ１＝０．２〜１．８［ｍ］と移動可能にし、かつ、前記拡散板３７と前記輝度計３８の測光面との距離Ｄ２＝１．０［ｍ］と固定し、しかも、拡散板３７とＴＶカメラ３１の測光面との距離Ｄ３＝２．２［ｍ］に固定している。
【００１７】
図３は、本発明の基礎となる測定系における拡散板上の輝度の測定点について説明するための図である。
この図３において、拡散板３７は直径５０［ｍｍ］の円板状をしており、符号３７ａは拡散板外周である。本発明の基礎となる測定系３０では、図３に示すように、当該拡散板３７の中心部を、半径２．９１［ｍｍ］の輝度計３８のスポットをもって１６点観測し、拡散板３７上の輝度の変化が小さいことを確認した上で、各スポットの輝度の平均を拡散板３７の輝度とする。
また、輝度計３８の出力である光電流に比例した値Ｉｐと輝度は比例するものとして取り扱うことにする。
【００１８】
図４は、本発明の基礎となる測定系における拡散板をＴＶカメラで撮影したときに拡散板画像の濃度値を示す図であり、光度標準電球３３と拡散板３７との距離を０．３［ｍ］としたときの拡散板３７の画像の例である。
この図４において、画像４０はＴＶカメラ３１で得た画像である。この画像４０の中に、図４に示すように拡散板３７の画像４５が示されている。この画像４５は、グリーンの成分の濃度値を示したものであって、背景と光源との境界は暗流分の濃度値「４５」をしきい値とし、これに囲まれた範囲４７を光源とみなしている。
【００１９】
図５は、本発明の基礎となる測定系におけるＴＶカメラで得た画像濃度とＴＶカメラの各ピクセルの光電流に比例した値Ｉｐの関係を示す特性図であり、横軸にＴＶカメラの画像濃度ｇを、縦軸にＴＶカメラの各ピクセルの光電流に比例した値Ｉｐを、それぞれとったものである。
この図５からも分かるように、画像濃度ｇから各ピクセルの光電流に比例した値Ｉｐに変換するには、図５の特性がＴＶカメラ３１のガンマ特性により、非線形となっているので、本発明の基礎となる測定系３０によって測定し、これを補正する数式１を得る。
【００２０】
［数１］
Ｉｐ＝４．９×１０-3 ｇ2.37
これにより、上記数式１を用いることにより画像濃度ｇからＴＶカメラの各ピクセルの光電流に比例した値Ｉｐに変換することができる。
【００２１】
図６は、本発明の基礎となる測定系における光電流に比例した値Iｐの積分値と照度との関係を示す特性図であり、横軸にＴＶカメラの各ピクセルの光電流に比例した値Iｐの積分値Ａ［×１０6］を、縦軸に照度Ｅ［ｌｘ］を、それぞれとったものである。
この図６は、ＴＶカメラの各ピクセルの光電流に比例した値Iｐの積分値Ａと、照度Ｅ［ｌｘ］との関係をプロットしたものであり、この図６からも分かるように、ＴＶカメラ３１の各ピクセルの光電流に比例した値Iｐの積分値Ａ［×１０6］と、照度Ｅ［ｌｘ］とは比例関係にあると見なすことができる。
【００２２】
そこで、上記関係から次の数式２を得ることができる。
［数２］
Ｅｉ＝１．２５×１０-6∫siＩｐds＝１．２５×１０-6Ａｉ
ただし、ｓｉは光源の面積である。
そして、光度をＩ［ｃｄ］とし、照度Ｅｉ［ｌｘ］とし、かつ、光源と照度を測定する面との距離をｒ［ｍ］とすると、
［数３］
Ｅ＝Ｉ／ｒ2
であり、数式１、数式２および数式３から、次の数式４を得ることができる。［数４］
【００２３】
なお、本発明の基礎に係る測定系では、ＴＶカメラ３１としたが、本発明の実施の形態ではＴＶカメラ２１となる。
本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システム２０は、上述した本発明の基礎を応用して構成されたものである。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態の作用を図１を基に、図７ないし図１０を参照して説明する。
まず、ＴＶカメラ２１は、車両１０の後部に後ろ向きに設置し、滑走路全体が撮影できるように固定してある。また、カメラの視野の開き角度を、水平４５．９［度］×垂直３４．５度と、水平２３．４度×垂直１７．６［度］の２通りに設定し、画像濃度が飽和しないように絞りを設定した。
以上の条件で夜間の飛行場１０１を飛行機の航行していない時間帯で滑走路１０３上を時速３５［ｋｍ］で走行し、各滑走路中心灯１１１などを撮像した。
【００２５】
図７は、本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムの処理フローを示すフローチャートである。
図８は、本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムで撮像した滑走路の灯火画像の例を示す図である。
図９は、本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムで測定した飛行場灯火に対する光電流に比例した値Ｉｐの例を示す図であり、Ｘ軸に幅を、Ｙ軸に距離を、Ｚ軸に光電流に比例した値Ｉｐを、それぞれとったものである。
図１０は、本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムにおいて、鉛直角度と光度との関係を示す特性図であって、横軸に鉛直角を、縦軸に光度測定値［ｃｄ］を、それぞれとったものである。
【００２６】
まず、夜間の飛行機が飛行しない時間帯に、滑走路灯１０９や滑走路中心灯１１１を点灯させ、かつ、滑走路１０３を時速３５［ｋｍ］で走行し、ＴＶカメラ２１で滑走路中心灯１１１などを撮影する（図７のステップ１）。そのときの、あるエリアの撮影画像は、図８に示すような灯火画像５０となる。この灯火画像５０は、滑走路中心灯１１１，１１１，…の光データＤ１１１ａ，Ｄ１１１ｂ，Ｄ１１１ｃ，Ｄ１１１ｄ，…と、その両側に点灯しているのが滑走路の幅を示す滑走路灯１０９，…の光データＤ１０９，Ｄ１０９，…とからなる。ここで、滑走路中心灯１１１の光データＤ１１１ａと、次の滑走路中心灯１１１の光データＤ１１１ｂとの距離Ｗは、例えばＷ＝１５［ｍ］である。
【００２７】
この灯火画像５０は、ＶＴＲ２２で記録されるとともに、必要に応じてモニタ２４に送られる。また、この灯火画像５０は、ノートＰＣ２３に送られる。ノートＰＣ２３の第１の手段は、滑走路中心灯部分の画像濃度を図８に示す２次元ウインド５５によって切り出し、数式１を利用して画像濃度から光電流に比例した値Ｉｐを算出（変換）する（図７のステップ２）。なお、この数式１は、本発明の基礎となる測定系３０において実験によって求めておいたものである。
このとき、ノートＰＣ２３は、前記２次元で切り出した画像を３次元変換すると、図９に示すような特性画像６０になる。ここで、当該図９に示す特性画像６０において、図１１に示す光源１１１，１１１，１１１，１１１の光データＤ１１１ａ，Ｄ１１１ｂ，Ｄ１１１ｃ，Ｄ１１１ｄ以外の画像濃度は、平均値がゼロとなるため、暗流分の濃度「４５」をしきい値として各光源部分を抽出することができる。
【００２８】
ここで、光源を抽出する際に、光源の出現する位置が車両１０の速度との関係から決定されるので、ノートＰＣ２３は、光電流に比例した値Ｉｐを光源に特有な値と対応させることができるように記憶しておく。
そして、ノートＰＣ２３の第２の手段は、求めた値Ｉｐを積分し、照度Ｅを算出する（図７のステップ３）。この求めた値Ｉｐを積分値と照度Ｅとの関係は、本発明の基礎となる測定系３０によって予め実験で求めておく。
【００２９】
次に、ノートＰＣ２３の第３の手段は、上記第２の手段で得た照度から光度を算出する。この光度を算出するためには、数式３からも分かるように、ＴＶカメラ２１と光源との距離ｒを得る必要がある。このため、ノートＰＣ２３の第３の手段では、透視変換を用いてＴＶカメラ２１と光源との距離ｒを得ている。
この透視変換とは、実空間座標ｘ，ｙ，ｚを、視点座標ｕ，ｖ，ｗを使って、画像上の座標Ｘ，Ｙに変換する変換式である。ここで、ＴＶカメラ２１のレンズの中心座標を（ｘs ，ｙs，ｚs）とし、θをＴＶカメラ２１の基準軸からの水平角とし、ψをＴＶカメラ２１と基準軸からの垂直角とし、ｆをＴＶカメラ２１の焦点距離とし、ｒをＴＶカメラ２１と光源との距離とすると、次の数式が成立する。
【００３０】
［数５］
Ｒ＝（ｘs 2 ＋ｙs 2＋ｚs 2）1/2
ｕ＝−（ｘ−ｘs）sinθ＋（y−ys）cosθ
ｖ＝−｛−（ｘ−ｘs）cosθ＋（y−ys）sinθ｝sinψ＋（ｚ−ｚs）cosψ
ｗ＝｛−（ｘ−ｘs）cosθ＋（y−ys）sinθ｝cosψ＋（ｚ−ｚs）sinψ
Ｘ＝ｕ（ｆ／ｗ） Ｙ＝ｖ（ｆ／ｗ）
ｒ＝｛（ｘ−ｘs）2 ＋（ｙ−ｙs）2＋（ｚ−ｚs）2｝1/2
上述した数式５のうち特に最後の数式を利用し、ノートＰＣ２３の第３の手段で、ＴＶカメラ２１と光源との距離ｒを算出する。
【００３１】
すなわち、ノートＰＣ２３の第３の手段は、照度Ｅと、上記数式で求めたＴＶカメラ２１と光源との距離ｒとから数式３（数式４）を使用し、光度［ｃｄ］を算出することができる（図７のステップ４）。ノートＰＣ２３では、この光度を、各光源に対応させて記憶しておく。
ノートＰＣ２３の第４の手段は、当該記憶しておいた光源のデータベースを基に光源の光度分布を提示することができる（図７のステップ５）。
図１０は、本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムによって測定した光度測定値［ｃｄ］と鉛直角度ψ［度］との関係を示す特性図であり、横軸に鉛直角度ψ［度］を、縦軸に光度測定値［ｃｄ］を、それぞれとったものである。
【００３２】
この図１０において、符号▲は視野角４５．０［度］の場合の光度測定値を示し、符号●は視野角２３．４度の場合の光度測定値を示したものである。
主光柱内平均光度の規格値が１０［ｃｄ］とした場合、この図からも分かるように、視野角２３．４度のとき、主光柱内平均光度が１１．４［ｃｄ］で最大値が４［度］付近となり、規格を満足する結果が得られた。
【００３３】
本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムでは、１画面当たりの処理時間が約３００［ｍｓ］で、８［ｍ］から５５［ｍ］の間の灯火の測定ができることから、時速３５［ｋｍ］で走行したとき、一つの灯火に対して１５サンプリンクが可能であり、配光測定として十分な処理速度で処理ができ、実用に耐えることができる。
【００３４】
以上説明したように本発明の実施の形態によれば、次のような利点がある。
（１）簡単な構造で、しかも、光源の光度を高速かつ精密に測定できる。
（２）車両に特別な装置を設ける必要がないため、部品点数を減少させ、かつ、製造コストを小さくすることができる。
（３）特別な駆動機構を設ける必要がなく、このため精密に駆動制御も必要ないので、製造コストを少なくすくことができる。
（４）一つのＴＶカメラで構成することができるので、保守が容易であり、かつ、保守したり更正したりする必要がなく、メンテナンスがいらなくなる。
（５）ＴＶカメラで平面画像を得てかつ画像処理によって光度を得ているので、測定精度がよくなる。
（６）高速に移動しながら光度を測定できるので、光度測定の時間短縮が可能になる。
【００３５】
なお、本発明の実施の形態では、図１に示すような形式の車両１０を用いたが、これに限定されるものではなく、要は、車両１０の進行方向とは逆方向に向けてＴＶカメラ２１を設置し、かつ光を直接撮影できるものならどのような形式の車両であってもよい。
また、本発明の実施の形態では、光源の光度測定システム２０において、ＴＶカメラ２１で得た画像をＶＴＲ２２に録画してからノートＰＣ２３に入力するようにしているが、これに限定されるものではなく、ＴＶカメラ２１から直接ノートＰＣ２３に画像を入力するようなものであってもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような利点がある。
（１）簡単な構造で、しかも、光源の光度を高速かつ精密に測定できる。
（２）車両に特別な装置を設ける必要がないため、部品点数を減少させ、かつ、製造コストを小さくすることができる。
（３）特別な駆動機構を設ける必要がなく、このため精密に駆動制御も必要ないので、製造コストを少なくすくことができる。
（４）一つのＴＶカメラで構成することができるので、保守が容易であり、かつ、保守したり更正したりする必要がなく、メンテナンスがいらなくなる。
（５）ＴＶカメラで平面画像を得てかつ画像処理によって光度を得ているので、測定精度がよくなる。
（６）高速に移動しながら光度を測定できるので、光度測定の時間短縮が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態および実施例に係る光源の光度測定システムと当該システムを搭載した車両を示す図である。
【図２】本発明の基礎となる測定系を示す構成図である。
【図３】本発明の基礎となる測定系における拡散板上の輝度の測定点について説明するための図である。
【図４】本発明の基礎となる測定系における拡散板をＴＶカメラで撮影したときに拡散板画像の濃度値を示す図である。
【図５】本発明の基礎となる測定系における画像濃度と光電流に比例した値Ｉｐの関係を示す特性図である。
【図６】本発明の基礎となる測定系における光電流に比例した値Iｐの積分値と照度との関係を示す特性図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムの処理フローを示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムで撮像した滑走路の灯火画像の例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムで測定した飛行場灯火に対する光電流に比例した値Ｉｐの例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る光源の光度測定システムにおいて、鉛直角度と光度との関係を示す特性図である。
【図１１】飛行場における滑走路と滑走路の所定の位置に配置された各種灯火との関係を示す図である。
【図１２】滑走路などに埋め込まれて使用される灯火の例を示す斜視図である。
【図１３】飛行場の滑走路等に設置された灯火の光度を測定する従来の光源の光度測定システムを示す図である。
【符号の説明】
１０ 車両
１１ 車体
１２ 車輪
１３ リヤードアー
２０ 光源の光度測定システム
２１，３１ ＴＶカメラ
２２ ＶＴＲ
２３ ノートＰＣ（演算処理装置）
２４ モニタ
２５ 支持台
２６，２７，２８ ケーブル
３０ 本発明の基礎となる測定系
３２ 測光ベンチ
３３ 光度標準電球
３４，３５，３６ 遮光板
３７ 拡散板
３８ 輝度計
３９ 三脚
１０１ 飛行場
１０３ 滑走路
１０５ 誘導路
１０７ 滑走路末端灯
１０９ 滑走路灯
１１１ 滑走路中心灯
１１３ 接地帯灯
１１５ 誘導路灯
１１７ 誘導路中心灯
１１９ 連鎖式閃光灯
Claims (1)
- 光源光度を測定することにより光源性能を判定できるようにした光源の光度測定システムにおいて、
光源の画像情報を取得するテレビカメラと、
前記テレビカメラからの画像情報を処理する演算処理装置とを備え、
かつ、当該車両で移動しながら光源光度を測定するときには、前記テレビカメラと前記演算処理装置とは車両に搭載されるものであり、
前記テレビカメラにおける画像濃度と前記テレビカメラの各ピクセルの光電流との非直線性を測定系を用いて補正できるようにされており、
前記測定系は、光度標準電球と、中心部に穴が穿設されていてテレビカメラ側から順に第１，第２、第３の遮光板と、第１の遮光板の中心部に設けられた直径５０[ｍｍ]の円盤状の拡散板と、輝度計とがそれぞれ光軸を一直線上になるように当該テレビカメラの前方に配置されていて、かつ、前記光度標準電球を、前記輝度計側の前記第１の遮光板の中心部に設けられた拡散板に対して、距離０．２〜１．８[ｍ] の間で移動可能に配置し、かつ、前記拡散板と前記輝度計の測光面との距離を１．０[ｍ] に、また、前記拡散板と前記テレビカメラの測光面との距離を２．２[ｍ]に固定してなるものであり、
前記測定系を用い、前記拡散板の中心部を半径２．９１[ｍｍ]の前記輝度計のスポットをもって１６点観測し、各スポットの輝度の平均を前記拡散板の前記光度標準電球に対応する部分の輝度とする測定を行い、前記輝度計の出力電流に比例した値Ｉｐと前記輝度とが比例する関係を得ておき、
前記測定系を用い、前記テレビカメラで前記拡散板を撮影することにより、前記テレビカメラで得た画像濃度ｇと前記テレビカメラの各ピクセルの光電流に比例した値Ｉｐとの関係に対して、前記輝度計の出力電流に比例した値Ｉｐと前記輝度とが比例する関係を利用して前記輝度計の出力光電流に比例した値Ｉｐを基に、前記テレビカメラで得た画像濃度ｇと前記テレビカメラの各ピクセルの光電流との非直線性を補正する数式１を得ておき、
Ｉｐ＝４．９×１０ −３× ｇ ２．３７ ・・・数式１
前記演算処理手段は、
車両に搭載しかつ車両を走行させながら測定した前記テレビカメラからの各光源の画像の各光データの画像濃度ｇから前記数式１を用いて各ピクセルの光電流に比例した値Ｉｐを得る第１の手段と、
各光データについて一定の値のしきい値以上の濃度部分を各光源の面積ｓｉとみなし、前記第１の手段で得られた各光データの値Ｉｐを、当該光源の面積とみなした面積ｓｉで積分して各光源の照度Ｅｉを求める第２の手段と、
各光源毎に、実空間座標ｘ，ｙ，ｚを、視点座標ｕ，ｖ，ｗを使って透視変換することにより画像上の座標Ｘ，Ｙに変換し、その変換した結果を利用して、カメラのレンズの座標（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）、カメラの基準軸からの角度（θ，ψ）、カメラの焦点距離ｆを基に、前記テレビカメラと各光源との距離ｒを求め、その求めた距離ｒと当該光源の照度Ｅｉとから当該光源の光度Ｉを算出し、その算出した光度Ｉを各光源に対応させて記憶させる第３の手段と、および、記憶させておいた前記光源に対応した前記光度を提示できる第４の手段とを備えたことを特徴とする光源の光度測定システム。
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