JP6215708B2 - 光測定メータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、光測定装置および当該光測定装置を用いる方法に関するものである。本発明は、離れた光源から出射される光のさまざまな測光量を求めるために用いられる。この光測定装置では、選択された光のフィールドが、本発明者に知られている他の光測定装置よりも正確に測定される。

一般的に光源、とくに外部の光源は、所望のパターンの光を生じるように構成され、配置される。しばしば、光源は、無差別に光を出射し、その結果、出射された光のうちの一部が、照らされるゾーンを越えて広がってしまう。意図したゾーンを越えて広がってしまう照明システムの光は「漏出光」である。漏出光が敷地の境界線を越えて広がる場合、それは、「侵入光」と呼ばれる。煩わしい侵入光にさらされた人々にとって、当該侵入光はさまざまな理由により好ましいものではない。

本発明で提示されている光測定装置は、離れた光源から出射される光を測定するものである。離れた光源は、漏出光、侵入光およびグレアの源となる恐れがある。漏出光および侵入光の測定が本明細書に提示されている光測定装置の目標である。侵入光の測定結果は、ある状況におかれたビューア（観察者）にとって、光源の構成の容認性、すなわち侵入光またはグレアが受け入れ可能かまたは受け入れ不能かを判断するために用いられる。

離れた光源の受光レベルを測定するために用いられる、伸縮式光検出メータが開示されている。一実施形態では、光検出デバイスが、搭載されている処理ユニットに接続されており、この搭載されている処理ユニットは、メータによって実行される光測定に関連する情報を処理するようになっている。また、このプロセッサ（処理ユニット）は、組み込まれている距離測定デバイスから情報をさらに受け取る。光測定装置に収集される距離測定デバイスおよび光測定からのデータが処理され、光源により出射された光の強度の測定結果を表わす有限値が装置ユーザーに対して表示される。

本発明の１つの態様は、伸縮式光検出メータを通る光測定光路が、光測定装置の距離測定デバイスから出射され、目標光源から反射されて戻る反射パルスレーザが通る光路でもある。したがって、光測定装置を通る単一の光路が、距離測定デバイスおよび光測定に用いられている。

屋外用の光測定メータは、ｌｕｘまたはフートキャンドルという単位で照度値を測るのに利用可能である。これらの従来の光測定メータは、光が照らす領域の照度のみを測定するようになっている。これらの測定メータは、感光性セルを備えた単純なポータブルメータであり、感光性セルが、該当する表面に配置され、適切な表示装置向けの信号を生成し、表示装置が、測定されている表面の照度レベルを表示するようになっている。このタイプのメータは、住宅の垂直の窓の如き垂直面上の照度の測定に有効である。また、このメータは、建物の床の如き水平面上の照度の測定にもいられてもよい。このタイプの光測定メータおよび上述の方法は、光強度（ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を求める必要がある漏出光または侵入光を測定しなければならないという今日の必要性を満たすものではない。

遠隔光度計と呼ばれる他の光測定メータも利用可能である。遠隔光度計では、感光性セル上に該当する光源のイメージの焦点を合わせるためのレンズが用いられてもよい。ほとんどの場合、焦点を合わせるための光学機器は、望遠鏡に用いられる光学機器と類似しており、離れた光源からの光の視認に用いることができる。遠隔光度計により測定される光量は、遠隔光度計が向けられている領域の輝度（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）である。輝度とは、測定されている光源領域の単位面積当たりの光の強度のことである。一般的に、輝度測定値は、フートランベルトまたはカンデラ毎平方メートルとして表される。

光測定装置に関連する他の用語は、「光度（ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）」および「照度（ｉｌｌｕｍｉｎａｎｃｅ）」の如き用語である。光度とは、ステラジアン当たりのルーメン（「ｌｍ／ｓｒ」）またはカンデラ（「ｃｄ」）という単位で測られた測光量（ｐｈｔｏｍｅｔｒｉｃ ｑｕａｎｔｉｔｙ）である。「照度」は、表面に入射する単位面積当たりの全光束（ｔｏｔａｌ ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｆｌｕｘ）である。照度とは、表面に入射する光の密度の尺度である。

光源により出射される光の強度の測定については、一般的に研究所で行われているが、そうではなく、「現場において」行われる必要があるということが今日理解されている。現場において光強度を測定する装置または方法はほとんどなかった。したがって、本明細書の発明者らは、現場で光強度を測定することができる、コンパクトでポータブルかつ軽量な光測定メータの開発を行ってきた。

多くの状況において、住宅所有者や自治体などは漏出光について苦情を有している。政府規則により、出射することができる光の強度が制限される場合が多い。というのは、光の強度が不快な視覚効果と緊密に関連しているからである。残念なことには、影響を受けている表面にメータを直接おいてその表面の照度を測定するという方法以外に漏出光または侵入光の測定方法は今日までなかった。しかしながら、表面の近傍に光メータを配置することは非実用的または不可能な場合もある。したがって、ある光源により出射される光の強度の測定に加えて、光源により照らされる表面の照度の測定にも利用することができる装置があれば非常に望ましい。提示されている装置は、離れた光源から出射される光の強度を測定することができるコンパクトで、ポータブルかつ軽量な光測定メータを提供することより、現場での光強度の測定というゴールを達成することができる。

表面に達する光の総照度を測定するのではなく、光源から離れた地点で光源の強度を測定する方が有用であることも見出されている。

地域社会および公益会社において、光源の強度を容易に測定する必要性がますます知れ渡るようになってきている。現場において光の強度の測定を行えることが望まれており、また重要なことでもある。光の強度は研究所において測定されることが一般的であり、このような測定結果の実際の現場環境の生活状況への変換は、必要とされるほどの正確さを有しているわけでもなければ使用に適しているわけでもない。現場において、光源から離れたある位置で光の強度を連続して測定することで、外部の照明設備からの望ましくない光の調整を適正にかつ一様に行うことができる。照明設備により出射される光エネルギーまたは光線が、本来照らそうと意図している領域の外側の領域を照らす場合、このような光は「漏出光」または「侵入光」と考えられる。住宅地における漏出光は夜空の静けさを妨げるので、生活の質を低下させ、場合によっては人々の健康および幸福度が害される場合もある。

さらに、漏出光は、非常に不経済で、審美的に不快で、環境上も好ましくない。さらに、このような光は、減能グレア、不快グレアまたは迷惑グレアもしくは苛立ちグレアとして近隣の地域の人達により受け取られる。これらは、すべて好ましくなく、危険であり、不快感を引き起こす恐れがある。

漏出光およびグレアの量が規則およびコード（規約）によって制限される環境照明ゾーンが提案されている。これらの制限にはさまざまな異なるタイプのものがあってよい。たとえば、光源から出射される光の強度は、ルーメン／ステラジアンの単位でまたはカンデラの単位で測定され、その限度範囲が指定されるようになっていてもよい。光源により出力射され、本来照らされる領域を越えて導かれる光の強度であって、規則により規定された出射光強度限界よりも高い強度を有する光源設備は地方コードまたは連邦コードにより許可されない可能性がある。本明細書に記載の装置は、光源から特定の方向に向けて出射される光の強度を現場において測定することを可能とするので、このような規則およびコードを実施する際に有用である。

また、出射される光は、光源をある位置から見る人の目における照度レベルに基づいて規制されてもよい。この照度レベルはフートキャンドルまたはｌｕｘという単位で測定される、「眼照度」（ｅｙｅ ｉｌｌｕｍｉｎａｎｃｅ）という用語は、個々の照明器具からまたは１群の照明器具から人の目により受け取られる明暗レベルを特定するために当該産業界において用いられ、人が光源を見ている時の視線に対して直角な平面で測定される。

許容可能な光のレベルを規則により指定する他の方法は、光源の輝度または出射輝度を用いる方法である。この光源は、照明器具自体からのものであってもよいし、または、ある表面から反射される光であってもよい。

侵入光およびグレアの規制が実際的かつ有効であるためには、指定された光量を測定する方法がなければならない。指定された光量を測定することにより、個々の照明器具または照明装置が適用可能なコードを満たしているか否かについて判断することができるようになる。

侵入光を測定するにあたって、上述のさまざまな光量の測定を可能とするような便利で、ポータブルかつ軽量な光メータデバイスの差し迫った必要性が存在する。このような測定には、該当する位置での照度と該当する位置から光源までの距離とが分かっている必要がある。

ここに提示されている光メータデバイスの構成は、光源のまわりの領域を選択して当該選択された領域を光メータデバイスにより測定するといった光メータデバイスの機能によって光源の領域を一様に測定することができるような構成である。選択される領域には、測定される単一の光源が存在してもよいし、または複数の光源が存在してもよい。単一の光路を通る光メータデバイスの中に入射する光および距離測定デバイス関連レーザーパルスを処理することにより、さらに正確かつ有用な光測定が可能となる。このように構成されたスプリッタ素子を用いることにより、測定される光が単一の光路を辿ることができるようになる。

最も有用であるためには、本明細書に記載の上述の光メータの如き多機能の光メータは、光強度を測定することに加えて、上述の光量のうちのその他の光量を測定することもできる必要がある。上述の光量のうちのその他の光量には、限定するわけではないがたとえば漏出光、侵入光およびさまざまなタイプのグレアに関連する輝度および眼照度が含まれる。

本明細書に記載の装置は、光測定デバイスに搭載されているさまざまなアルゴリズムおよび適切な式を解き、現場の光強度を計算するために用いられる。

光侵入を制御するために光放射レベルを制限する規則では、単一の照明器具からの許容可能な明るさが指定されていることが多い。したがって、たとえ複数の照明器具が、存在し、連動し、単一の重要な光源として働いているとしても、メータデバイスおよび測定システムは、１つの照明器具のみからの光を測定することができることが望ましい。現場において測定される照明器具がメータから相当の距離離れた位置にあってもよく、この照明器具がメータに対してなす角度が小さくなる。状況によっては、照明器具がメータのかなり近いところに設けられ、それがなす角度が大きくなる場合もある。したがって、メータの受け入れ角度または視野、すなわちメータが光を受け入れる角度範囲は、光測定メータからさまざまな距離にある異なるサイズの光源装置に対応するために可変であることが望ましい。

狭い視野を有している離れた光源からの光を測定するために従来の遠隔光度計または伸縮式スポットメータを用いる場合、遠隔光度計による観測時に光源を見つけるのがオペレータにとって困難な場合がある。したがって、遠隔光度計が可変視野を有していることが望ましい。オペレータは、まず光測定デバイスの調整可能アイリスバルブを広視野角にセットすることにより該当する光源を容易に識別して目標とすることができる。次いで、オペレータは、調整可能アイリスバルブを狭い視野に調節する。

あるタイプの光侵入測定の場合、単一ポールにある複数の照明器具、たとえば一群の照明器具からの光を同時に測定することが必要とされる場合もある。このことを達成するために、提示の光メータではその視野を広げることができる。このこともまた、受け入れ角度範囲を変えることができる光メータを利用するさらなる理由である。

本発明の利点には、現場において光を測定するための他の解決策と比較して、現場での移送性が高く、コストが低いという利点が含まれている。移送性の向上は、部分的には、距離測定デバイスの機能を単一の、軽量かつポータブルなデバイスの中に組み入れることにより達成された軽量化に起因する。

このデバイスの１つの利点は、測定値を丸めることを要求するのではなく、目標光源の浮動小数点測定を可能とすることにある。

このデバイスの他の利点は、オートレンジを可能とすることにある。

本発明のさらに一般的な目的は、離れた光源の明るさを測定することができる光測定メータを提供することにある。

本発明の他の目的は、単一のポータブルデバイスを用いて光強度を計算し、そのデバイス上に光強度測定結果を表示するデバイスを提供することにある。

光測定メータのさらなる目的は、単一の照明設備のみからまたは互いに近い位置にある１群の接近した照明設備からの光の強度または眼照度を測定する機能を提供することにあり、単一の照明設備の場合、１つの照明設備と他の照明設備とではその角度がなすサイズ（ａｎｇｕｌａｒｌｙ ｓｕｂｔｅｎｄｅｄ ｓｉｚｅ）が異なりうる。

さらなる目的は、該当する光源を見つけるために初期段階において広視野を提供し、光源が見つかった後、外側の光源を除外するためにその初期段階の広視野よりも狭くなるように視野を縮小する装置を提供することにある。

統合されたポータブルデバイスで光強度、眼照度および輝度を測定することができる光メータを提供することも本発明の目的である。

ここに提示されている本発明の好ましい実施形態は、後述の図面および本明細書の詳細記載において説明されている。とくに断りのない限り、本明細書および請求項に記載されている用語および表現は、適用される技術分野における当業者にとって平易で、通常のかつ慣れ親しんでいる意味が与えられていると考えられる。いずれかの単語または表現に他の特別な意味が与えられる場合、本明細書はその特別な意味を明白に記載・説明している。同様に、名詞、用語または句をさらに特徴付けするまたは具体化することが意図されている場合、英語の文法の正常な教えに従って、このようなものは形容詞、記述的用語または他の修飾語を含んでいる。このような形容詞、記述的用語または修飾語が使用されていない場合、名詞、用語または句には、適用される技術分野における当業者にとって平易でかつ通常の英語の意味が与えられていると考えられている。

さらに、本明細書内の用語「機能」、「手段」または「ステップ」の使用は、本発明を定義するために米国特許法第１１２条第６パラグラフの特別規定を行使することを意図したものではない。それと反対に、米国特許法第１１２条第６パラグラフの特別規定を本発明を定義するために行使しようとする場合には、請求項に、「するための手段」または「するためのステップ」と具体的に記載されるし、また、機能を支持する構造、材料または作用をこのような表現とともに記載することなく機能が記載される。したがって、請求項に、ある規定された機能を実行する「ための手段」または「ためのステップ」と記載されている場合であっても、請求項に、その手段もしくはステップの裏付けとなるまたはその機能を実行する構造、材料または行程がさらに記載されている場合、米国特許法第１１２条第６パラグラフの特別規定を行使とすることは意図されていない。さらに、請求項の発明を定義するために米国特許法第１１２条第６パラグラフの特別規定を行使する場合であっても、好ましい実施形態に記載される特定の構造、材料または作用のみに限定されるわけではなく、それに加えて、他の実施形態に記載の主張された機能（主張機能）を実行するいずれのまたはすべての構造、材料もしくは行程、または現在知られているもしくは後に開発される主張機能を実行する等価の構成、材料もしくは行程をも含むことが意図されている。

次の例示の図面とともに詳細な記載を参照することにより、本発明についてより完全に理解することが可能となる。図面全体にわたって、図中の同様な参照番号は同様な構成部品を表している。
光メータを示す平面図であり、この光メータは、当該光メータによって測定される光のための単一の光路を有する総合構造を備えている。 図１の光メータを２−２面で切断して得られる側面図である。 図１の光メータを３−３面で切断して得られる端面図である。 図２の４−４面で切断して得られる図１の光メータを示す断面図である。 光メータのシステムを示すブロック図である。 光メータに関連する光測定値の計算に用いられるソフトウェアプロセスを示すプロセスフローチャート図である。 光メータに関連する光測定値の計算に用いられるソフトウェアプロセスを示すプロセスフローチャート図である。 光メータに関連する光測定値の計算に用いられるソフトウェアプロセスを示すプロセスフローチャート図である。 光メータに関連する光測定値の計算に用いられるソフトウェアプロセスを示すプロセスフローチャート図である。

下記の記載では、説明の都合上、本発明のさまざまな態様について詳細に説明するために、複数の具体的かつ詳細な特徴が説明されている。しかしながら、当業者にとって明らかなように、本発明はこれらの具体的かつ詳細な特徴なしに実施されてもよい。他の例では、公知の構造および公知のデバイスが本発明を不明瞭にするのを回避するために非常に大まかに示されていかまたは説明されている。ほとんどの場合、本発明のさまざまな形態の実施を可能とするのにあたって、働きを説明することで十分であり、とくに、働きがソフトウェアで実現されるような場合にそうである。開示されている発明を適用しうる異なる代替えの構成、デバイスおよび技術は多数あり、本発明の範囲が後述の実施形態に限定されるわけではない。

本明細書に記載の本発明の一実施形態では、光測定メータは輝度測定デバイスとして用いられている。このデバイスの選択スイッチは、輝度測定用設定にセットされている。このデバイスは、点灯されている単一の照明器具または極めて近いところにある複数の照明器具により視野全体が満たされるように、単一の照明器具または極めて近いところにある複数の照明器具の如き光源に向けられる。較正が適切ならば、光測定メータは、測定されている領域の平均輝度の読み取り値をカンデラ／平方メートルという単位で提供する。輝度の較正が有効であるためには、較正および測定の間、視野の角度の広がりを制御する絞り値（アパチャー）が一定でなければならない。本発明の一実施形態において用いられるアイリスバルブのダイアフラグム直径を制御するつまみに、輝度測定に用いられる設定に関する印をつけるようにしてもよいし、またはそれに代えて、アイリスバルブのダイアフラグム直径が、オペレータにより調節され、従来の手段によってある直径にセットされるようにしてもよい。従来の手段としては、たとえばアイリスバルブのダイアフラグム直径の調節を設定するホイールに作用するクリックストップ機構が挙げられる。

光測定装置は、長手状の本体の一方の端部にマウントされている対物レンズを具備するレンズシステムと、データ出力通信導管を具備するフォト検出器（ｐｈｏｔｏ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）とを有するメータを備えている。フォト検出器は、メータと統合されており、このメータの単一の光路を通って光メータデバイスの中に入る光エネルギーを受け取るようになっている。また、光量絞りバルブが設けられており、一実施形態では、このバルブは、光メータデバイスの本体内に位置するアイリスバルブであり、対物レンズの位置とフォト検出器の位置との間のおおむね対物レンズの焦点面に設けられている。他の実施形態では、光量絞りバルブは連続的に調節可能な光量絞りバルブである。

上述のデバイスの他の構成部品はコントローラである。このコントローラは、設けられた通信導管を通じてたとえばフォト検出器と通信可能なデジタルプロセッサを有している。

上述のデバイスの他の部品は、コントローラと通信可能な電子通信機能を有する距離測定デバイスである。レーザー式の距離測定デバイスでありうるこの距離測定デバイスは、光測定メータの光路内に長手方向に沿って配置されている。距離測定デバイスおよび光測定メータは、光測定メータから送られ同一の光測定メータに反射により戻ってくる光パルスを、光測定メータによって測定されている同一の光路を通して処理される。

まず図１〜図３を参照すると、光測定メータのハウジングが示されている。これらの図では、参照符号１０によりその全体が示されている光測定メータが、当該光測定メータの内部素子を収容するための強固で、軽量で、ほこりの入らない筐体を提供するハウジング１２を備えている。このハウジングは、光測定メータ１０の第一の端部１６の対物レンズ１４を支えている。この実施形態では、ハウジング１２とは、ハウジングの長さの約３分の１に相当する厚みを有するおおむね長方形の本体のことである。ハウジングの幅は、ハウジングの長さの約３分の２である。しかしながら、ハウジングの幅、長さおよび厚みは、上述のデバイスの機能的部品を最も良好に収納するように選択されてもよい。

レーザー式距離測定デバイスを起動するために図１に記載の第一の制御ボタン１８が用いられる。動作時、このボタンは、光測定メータ用の起動スイッチとして用いられるようになっていてもよい。第二の制御ボタン２０は光測定を開始するために用いられる。これらのボタンにより起動されるスイッチは、図４に記載の制御モジュール５２に電気的に接続されている。

上述のデバイスの光路内に位置するアイリスバルブの調節を可能とするために調節用ホイール２２が設けられている。一実施形態では、アイリスバルブの手動調節を可能とするために、このアイリスバルブは、調節用ホイールからアイリスバルブ本体まで延びる長いロッドにより機械的に接続されている。このことについては、さらに説明する。

上述の本体１２の一方側には、スクリーン２４が設けられている。このスクリーンは、測定機能に関連するデータを示すための任意選択的な代替手段である。このスクリーンは、液晶表示スクリーンであってもよいし、または、上述のデバイスの制御モジュールからのデータを受け取り、表示するために用いることができるいかなる同等のタイプのスクリーンであってもよい。調節可能なリング２８を有する参照符号２６でその全体が示されている接眼レンズを用いることにより、ユーザーが、光測定メータから見える視界のピントを個人の好みに応じて合わせることができるようになる。バッテリコンパートメント３０は、便宜上、本体１２の底面に配置されているが、光測定メータの本体上のまたはその中の複数の位置のうちの任意の１つの位置に配置されてもよい。三脚の取付位置がハウジングの底面に位置決めされているが、所望ならば、三脚の取付位置がバッテリハウジングカバーと統合されてもよい。それに代えて、三脚の取付部材の他の位置は、ハウジングの底面、側面、端面または頂面であってもよく、設計者の好みに合わせて決定されればよい。

図４は、図２の光測定メータを４−４面で切断して得られる断面図である。この図には、光量を測定するための単一の光路を距離測定用にも用いている統合構造を有する光測定メータが示されている。

対物レンズ１４から光測定メータ１０の中に入射する光は、「ホットミラー」としても知られているピックオフフィルタ３２へと案内される。ピックオフフィルタ３２では、光ビームの赤外線成分がピックオフフィルタ３２により赤外線検出器３４へと案内される。光測定メータのこの部分を通る光路は、光メータとして機能することに加えて、距離測定デバイスとしても機能する。一実施形態にかかる距離測定デバイスでは、レーザーダイオード３６が、参照番号１０によりその全体が示されている光測定メータの第一の端部１６からデバイスオペレータにより選択・取得された遠隔ターゲットに向けて一連の光パルス信号を出射する。レーザーダイオード３６から出射された光パルスビームは、光測定メータの第一の端部１６のレンズ３８を通るように方向づけられる。レーザーダイオード３６の前方に位置するレンズ３８は、光対物レンズ１４におおむね隣接するように配置されている。赤外線検出器３４は、遠隔ターゲットから反射される光パルスを受け取る。これらの光パルスは、光測定メータ１０のレーザーダイオード３６から送られたものが反射されたものである。光測定メータから送られるパルスの移動時間を測定期間にわたる移動時間差と比較するためのアルゴリズムが、周知の方法で目標対象物までの距離を求めるために用いられる。光測定メータが該当する１つ以上の照明器具に向けられ、光測定メータの距離測定デバイスエレメントがそれらの目標光源までの距離を測定するようになっている。

測定される遠隔の光源からの光が、光対物レンズ１４から光測定メータの中に入射し、ピックオフフィルタ３２を通り、アイリスバルブ４０を通るようになっている。アイリスバルブ４０は、光対物レンズの焦点距離により決まる光測定メータの焦点面にまたはその焦点面の近傍に配置またはマウントされる。理想的にはしかし絶対的ではないが、アイリスバルブのダイアフラグムの平面は上述の焦点面の位置にある。

アイリスバルブのダイアフラグムの絞りは、ハウジング１２の本体の頂部を貫通するアイリスバルブ調節用ホイール（図４の部分切取り図には図示せず）によって制御される。アイリスバルブ調節用ホイールは、内部にあるアイリスバルブの近傍に設けられてもよいし、または図１に部品２２として示されているようにハウジングの端部に設けられてもよい。オペレータは、アイリスバルブ調節用ホイール２２を回すことにより測定する目標光源を選択してその範囲を制限することができる。すなわち、アイリスバルブを「閉じて」絞りを小さくし、その視野範囲を測定する光源の近傍に制限する。目標光源の範囲がやや広い場合、オペレータは、アイリスバルブ調節用ホイール２２を動かして（調節して）より広い視野を可能とすることにより、アイリスバルブ４０の絞りを「開く」。

光は、アイリスバルブ４０を通り抜けた後、リレーレンズセット４２を通過するように方向づけされる。リレーレンズシステムは、たとえば測定しようとする光源である目標照明器具のイメージを適切な位置に配置された焦点調節用の接眼レンズ２６に投影するようになっている。光測定メータの向きを正確に合わせるために、接眼レンズ２６は、オペレータに測定しようとする光源を視認させることを可能とすることにより、目標照明器具に照準を合わせて光測定メータを目標照明器具の方向に向ける補助をする。

リレーレンズセット４２からの光はスプリッタ４４にも向けられる。スプリッタ４４は光ビームを２つの光路に分割する。一方の光路は、光ビームの一部が接眼レンズ２６の領域２８内の調節可能焦点レンズの中に入射することができるようにする。

スプリッタ４４からの光の第二の光路はフォト検出器４８の方向に向けられる。フォト検出器４８は、当該フォト検出器４８によって検出され定量化される光によってエネルギーが与えられる。一実施形態では、オペレータが測定する目標光源の領域を視認することができるように、フォト検出器４８の感光領域のサイズが接眼レンズ２６で見える領域のサイズと等しくなっている。フォト検出器４８によって検出された電荷は制御ユニットまたは中央プロセッサ５０へと送られる。制御ユニットまたは中央プロセッサ５０は、プリント回路基板５２に坦持され、上述のデバイスに収容される上述のデバイスのすべての電気的および電子的な入出力要素に電気的に接続されている。

中央プロセッサ５０にはコンピューターまたは他のプログラマブルデバイスが含まれる。制御ユニットの適切な回路、プログラムおよび較正によって、スクリーン２４または液晶表示画面５４に現れる表示画面は接眼レンズ２６により視認可能である。外側のスクリーン２４および内側の表示装置５４は、光強度（ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）、輝度（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）および／または眼照度（ｅｙｅ ｉｌｌｕｍｉｎａｎｃｅ）の測定値を表す、オペレータにより選択された３つの選択肢のうちの少なくとも１つを示すことができる。

あるタイプの侵入光の測定には、複数の照明器具、たとえば運動場の単一の柱に取り付けられている一群の照明器具または駐車場内の一群の照明器具からの光を同時に測定することが必要とされる場合もある。光測定メータの視野は、一群の照明器具を捕捉することを実現するために広げることができるようになっていなければならない。

図５には、図１〜図４に記載のデバイスのロジックを示すブロック図が例示されている。この図では、プリント回路基板５２に坦持される制御ユニットを構成する電子機器のマイクロプロセッサ５０の如きプロセッサは、その入力のうちの一つとして、フォト検出器４８からの信号を有している。ケーブルまたは導管５６を通って伝えられるフォト検出器４８からの信号は、オペレータによって決められる範囲で動作するようにゲイン選択スイッチ６０により制御されるようになっていてもよい。たとえば一実施形態によれば、フォト検出器４８からの信号はオペアンプである増幅器５８により処理されるようになっていてもよい。一実施形態にかかる光測定メータでは、さまざまな距離に配置され、かつ大きく出力が変わる光源に対応するよう光測定範囲を変える、たとえばプリント回路基板５２に坦持される増幅器回路が提供されている。このことは、たとえばフォト検出器が接続されている制御ユニット内の増幅器回路に対して異なるフィードバック抵抗器を選択して増幅器ゲインを変えることにより達成することができる。

増幅された信号は、プリント回路基板５２に通常坦持されているＡ／Ｄコンバーター６２内において、フォト検出器からの増幅されたアナログ信号をデジタル信号へと変換する処理がなされる。次いで、Ａ／Ｄコンバーター６２からの増幅信号は、フォト検出器４８で検出される光に比例し、マイクロプロセッサ５０によって処理される。

本明細書に記載の実施形態のうちの１つの用途である現場において光強度を測定するにあたって目標光源までの距離が必要となる場合、距離測定デバイスの機能が用いられる。光測定メータのサブアッセンブリである距離測定デバイスにより検出される距離測定値は、光測定メータにおいてプリント回路基板５２に坦持されうる距離測定デバイス論理回路プロセッサを用いて処理され、次いで、光源設備の如き遠隔の対象物までの距離を表わす出力信号が、マイクロプロセッサ５０によって処理された後に、通信導管６４を通して内側の表示装置５４へと送られ、また一実施形態では、外側のスクリーン２４へも送られる。この信号は目標光源までの距離を表わしている。

マイクロプロセッサ５０の中にプログラムされている適切なソフトウェアまたはファームウェアは、２つの読み取り値、すなわちマイクロプロセッサに格納されている遠隔光度計からの光強度読み取り値と、マイクロプロセッサに格納されている距離測定デバイスからの距離読み取り値とを統合し、このデータを、光強度測定値に適用可能な逆二乗則アルゴリズムを用いて処理して該当する光源の強度をカンデラという単位で提供する。光強度を測定する場合に適用される逆二乗則は次のとおりである：強度＝距離の２乗×照度。 強度はカンデラという単位で表される。ほとんどの場合、照度はｌｕｘという単位で表され、距離はメートルで表される。

上述のシステムが、得られた距離測定値をマイクロプロセッサのメモリー内に格納する機能を有しているので、所望ならば、同一の距離または同様に距離にあるさらなる複数の光源の強度の算出にあたって、これら続いて選択される複数の光源のうちの各光源までの距離を再び測定することを必要とすることなく、この距離の値を続く光読み取り値についての計算に適用することまたは用いることができる。

図６Ａ〜図６Ｄは、光測定メータのプロセッサのスキームで用いられるソフトウェアのプロセスを示す工程フローチャート図である。この行程フローチャート図は、内側のＬＥＤ表示装置５４および／または外側のスクリーン２４にスタートアップメッセージを表示するユニットをオンすることから開始する。第二の制御ボタン２０を用いて選択項目を切り替えることにより、オペレータによる所望の光測定モードの選択が可能となる。

工程フローチャート図を続けると、「範囲を表示」までの距離測定デバイスの動作に関するステップが工程フローチャート図に記載されている。「範囲を表示」ステップも範囲データをプロセッサに送信または送ることを含んでいる。範囲データはこのプロセッサに格納される。

工程フローチャート図に記載の次の段階は、光源から来る光を測定位置において測定するプロセスステップである。この測定は、制御ボタン２０を押すことにより開始される。このサイクルの一部は、オペレータがゲインを調節することができるようにするために、または他の実施形態では、上述のシステムの中にプログラムされているロジックによりゲインを自動的に調節することができるようにするために、適切にデータを収集するための範囲を決め、オペレータに高光量状態または低光量状態を通知することである。ゲインが適正範囲内にあれば、光強度の測定がなされる。この測定結果には、複数の読み取り値を平均し、平均値から暗信号を減算し、平均値を較正係数によって調節する処理がさらなるなされる。この値はマイクロプロセッサ内に格納される。マイクロプロセッサは、光源の光強度データおよび上述のデバイスの距離測定デバイス部分により検出され格納された距離データに対して逆平方アルゴリズムを実行し、測定している光源の光強度の値をカンデラという単位で求める。

上述の実施形態は、一般的に、光源の光強度をある離れた距離から測定するために用いられる光測定メータに関するものである。

選択スイッチが眼照度または輝度にセットされる他の実施形態では、これらの測光量は、図６Ａ〜図６Ｄの工程フローチャート図に記載のステップを用いて測定することができる。

手動ゲイン選択機能を備えている実施形態では、さまざまな距離にある出力の大きく変わる光源に対応するために光測定範囲を変更するゲインセレクターが設けられている。このことは、従来技術において周知になっているように、たとえばフォト検出器のプリント回路基板５２に設けられている制御ユニット内の増幅器回路に対して異なるフィードバック抵抗器を選択して増幅器のゲインを変えることにより達成することができる。

照明器具の選択された領域の平均輝度を測定するための構成が、反射表面の輝度の測定に用いられてもよい。必要なことは、ほとんどの反射表面についていえることであるが、上述のメータシステムが低レベルの輝度の測定を可能にする十分な感度を備えていることである。

図１をさらに参照すると、ボタン１８および２０の如きボタンを介して操作される制御スイッチ、または、限定するわけではないがたとえばＵＳＢポート、スクリーンもしくは無線通信ポートの如きコンピューター接続ポートの如き入力要素または出力要素など、光測定メータの本体に組み込まれうる複数のポートまたはスイッチのうちの二つだけが例示されている。

要約すると、光源設備から離れた位置における光強度を求める方法は、強化された遠隔光度計を提供するステップを有している。遠隔光度計は、長手状の本体の一方の端部にマウントされる対物レンズを具備するレンズ系を備えている。また、遠隔光度計は、データ出力通信導管を有しているフォト検出器をさらに備えている。フォト検出器は、遠隔光度計にマウントされ当該遠隔光度計の中に入ってくる光エネルギーを受け取るようになっている。遠隔光度計は、当該遠隔光度計の本体内における対物レンズの位置とフォト検出器の位置との間に配置される光量絞りバルブをさらに備えている。この光量絞りバルブとしては、限定するわけではないがたとえばアイリスバルブなどが挙げられる。この配置位置は、おおむね対物レンズの焦点面にある。コントローラは、通常プリント回路基板５２に坦持される電子機器の中に組み入れられるが、光測定メータ内にも設けられる。コントローラは、デジタルプロセッサ５０と、内側の表示スクリーン５４とを備え、通信導管を介したフォト検出器との通信が可能となっており、一実施形態によれば外側のスクリーン２４をさらに備えている。光測定メータの第三の要素は、上述のデバイスの距離測定デバイス部である。距離測定デバイス部は、コントローラと通信可能な電子通信機能を有している。距離測定デバイスの戻り光パルス信号は、上述のデバイスの光測定部と光路を共有している。光強度を求める際、強化された遠隔光度計のオペレータは、遠隔光度計を光源設備により坦持されている目標光源の方向に向ける。いったん「目標に向けられる」と、強化された遠隔光度計は、距離測定デバイスにより検出される光源までの距離を計算する。次いで、フォト検出器で受け取られる光源からの光レベル値は、マイクロプロセッサによって処理される。このデータポイントはマイクロプロセッサに格納される。距離測定デバイスからのデータを用いて算出されマイクロプロセッサのメモリー部に格納されている光源設備までの距離の算出値およびフォト検出器で受け取られ現時点でマイクロプロセッサのメモリー部に格納されている光のレベルには、光強度の値を算出するための処理がなされる。次いで、測定がなされ光源から離れている地点における光強度の算出値は、遠隔光度計の表示スクリーン５４を介して、またはスクリーン２４上に表示される。

本明細書では、本発明が、好ましい実施形態およびそれにおおむね付随する方法の点から説明されているが、本発明者らは、好ましい実施形態および方法の変更およびそれらの組み合わせは本明細書を読んだ当業者および図面を学習した当業者にとって明瞭であると考えている。

したがって、好ましい例示の実施形態の上述の説明および要約のいずれも本発明を規定もしなければ制限もしない。もっと正確にいえば、請求項が本発明をさまざまに規定している。本発明の各変形は、個々の請求項に記載の構成要素およびその均等物によってのみ制限され、個々の請求項に記載されていない他の記載内容によって制限を受けるものではない。

Claims (12)

1. 離れた光源から出射される光を測定するための光測定装置であって、
   対物レンズを具備するレンズ系と、前記対物レンズから延びている光路上に並べられている光エネルギー検出器とを収容する筐体であって、前記光エネルギー検出器が電子通信導管を有し、前記光エネルギー検出器が、前記対物レンズからの前記光路に沿って案内される光エネルギーを受け取るようにマウントされている筐体と、
   前記筐体の前記光路に沿って案内される光を選択的に調整するために、前記筐体における前記対物レンズの焦点面の位置の近傍に配置されている光量絞りバルブと、
   前記光エネルギー検出器と前記電子通信導管を介して通信可能なデジタルプロセッサを有しているコントローラと、
   前記コントローラと通信可能な電子通信機能を有している距離測定デバイスであって、該距離測定デバイスが前記光測定装置の前記光路に位置する受信パルスエネルギー路を有している距離測定デバイスと、
   ピックオフフィルタと、を備え、
   前記ピックオフフィルタは、前記対物レンズから入射する光が前記ピックオフフィルタへと案内され、前記ピックオフフィルタが前記光の成分を前記距離測定デバイスへと案内し、前記光の残りの成分が前記ピックオフフィルタおよび前記光量絞りバルブを通って前記光エネルギー検出器へと向かうように、配置されている、光測定装置。
2. 前記光量絞りバルブが、前記対物レンズの焦点面の近傍に位置するアイリスダイアフラムである、請求項１に記載の発明。
3. 前記光量絞りバルブが、前記対物レンズの焦点面に位置するアイリスダイアフラムである、請求項１に記載の発明。
4. 前記光エネルギー検出器がフォト検出器である、請求項１に記載の発明。
5. 前記光エネルギー検出器がフォトダイオードである、請求項１に記載の発明。
6. 前記光測定装置が、前記光エネルギー検出器、前記コントローラおよび前記距離測定デバイスを支えるハウジングを有してなる、請求項１に記載の発明。
7. 前記デジタルプロセッサが、前記光エネルギー検出器および前記距離測定デバイスからデータを受け取り、前記デジタルプロセッサと通信可能な表示装置へデータを出力するように構成されてなる、請求項１に記載の発明。
8. 前記光測定装置が光源の光強度を測定するように構成されてなる、請求項１に記載の発明。
9. スクリーンをさらに備えており、前記光測定装置により測定される光強度が前記スクリーンに表示されるように構成されてなる、請求項１に記載の発明。
10. 前記コントローラが、前記光測定装置の前記距離測定デバイスを選択的に起動するためのスイッチを有してなる、請求項４に記載の発明。
11. 前記コントローラには、光強度を測定する設定、総照度を測定する設定、眼照度を測定する設定、および／または輝度を測定するための設定に前記光エネルギー検出器を切り替えるための回路が設けられてなる、請求項１に記載の発明。
12. 固定具に支えられている光源の光強度を求める方法であって、
    遠隔光度計を提供するステップであって、前記遠隔光度計が、長手状の本体の一方の端部にマウントされている第一のレンズを具備するレンズ系と、データ出力通信導管を具備するフォト検出器とを備えており、前記フォト検出器が、前記遠隔光度計に入射する光エネルギーを受け取るために前記遠隔光度計にマウントされており、また、前記遠隔光度計が、前記遠隔光度計の前記本体内における、前記第一のレンズの位置と前記フォト検出器の位置との間に位置する光量絞りバルブと、デジタルプロセッサおよび表示スクリーンを有し、前記通信導管を介して前記フォト検出器と通信可能となっているコントローラと、前記コントローラと通信可能な電子通信機能を有する距離測定デバイスとをさらに備え、前記距離測定装置から送られ前記距離測定装置へ戻される戻りエネルギーパルスのパスが前記遠隔光度計の前記長手状の本体内で測定されている光のパスに続くように位置合わせされており、前記対物レンズから入射する光がピックオフフィルタへと案内され、前記ピックオフフィルタが前記光の成分を前記距離測定デバイスへと案内し、前記光の残りの成分が前記ピックオフフィルタおよび前記光量絞りバルブを通って前記フォト検出器へと向かうように、前記ピックオフフィルタを配置するステップと、
    前記光源の方向に遠隔光度計を向けるステップと、
    前記距離測定デバイスにより検出される前記光源を支えている前記固定具までの距離を演算するステップと、
    前記フォト検出器で受け取られる前記光源からの光のレベルを記録するステップと、
    前記光源の前記固定具までの距離および前記フォト検出器で受け取られる光のレベルを処理して光強度の値を算出するステップと、
    前記光強度の値を前記表示スクリーンに表示するステップと
    を有している、方法。

Images