JP6787902B2 - 光放射源の照明又は放射に関する少なくとも１つの特性変数を方向に依存して測定するための方法及びゴニオラジオメーター - Google Patents

Description

本発明は、光放射源の照明又は放射に関する少なくとも１つの特性変数を方向に依存して測定するための方法及びゴニオラジオメーターに関する。

ランプ及び照明器具の照明又は放射の特性変数の測定には、通常、ゴニオラジオメーターが使用される。これらは、変数の方向依存性が光学的放射を描写するために決定可能とされる機械的光学測定システムである。一例として、使用されるセンサー又は測定装置ヘッドに依存して、光源の光強度分布又は色分布は決定される。光源又は放射源は、ゴニオラジオメーターの中心に、したがって球座標系の座標原点に、その光の中心が位置するように配置される。この場合において、照明又は放射の特性変数の測定値は、光源又は放射源を回転させることによって又は異なる角度領域でセンサーを連続的に動かすことによって、ゴニオメトリックに、すなわち、すべての方向に対して測定され得る。

放射源の照明又は放射の特性変数は、個々の方向を評価することによって、及び／又は、小領域にわたる測定結果若しくは分配体の全立体角の積分によって得られる。

光強度のような照明又は放射の特性変数は方向依存性を有する変数であり、その放射方向は一般に光源に接続された座標系において２つの角度により与えられる。実際には、Ａ面、Ｂ面及びＣ面と描写される、特定の平面システムによる説明が一般的となっている。これらの面は、ドイツ工業規格 ５０３２ Ｐａｒｔ １（１９９９）に定義されている。対応する定義は、国際照明委員会の資料 Ｎｏ．７０（１９８７）「絶対光度分布の測定」（国際照明委員会中央局 ＩＳＢＮ ３ ９００ ７３４ ０５ ４）にも記載されている。

ドイツ工業規格 ５０３２ Ｐａｒｔ １及び国際照明委員会の資料 Ｎｏ．７０（１９８７）で同じように定義されている、特定のゴニラジオメータータイプが実際には有用であることが証明されている。特に興味深いのは、センサーが位置的に安定している間に光源が測定中に回転されるタイプ１．１〜１．３のゴニラジオメーターである。光源又は放射源は、ゴニラジオメーターの中心にその光の中心又は放射重心となるように配置されている。ゴニラジオメーターのタイプによち、Ａ面、Ｂ面又はＣ面が測定される。照明試験センター又は研究所では、すべての測定動作を実行できるように、異なるゴニラジオメーターを使用可能にしておく必要がある。

ゴニオメーターでは、測定時間を短くして一測定当たりのコストをできる限り低くするために、捕捉される立体角をできる限り迅速に捕捉する必要がある。

したがって、本発明は、短い測定時間を可能にする、光放射源の照明又は放射に関する少なくとも１つの特性変数を方向に依存して測定するための方法及びゴニオラジオメーターを提供することを目的とする。

この目的は、請求項１の特徴を有するゴニラジオメーター、請求項８の特徴を有する方法及び請求項２２の特徴を有するゴニラジオメーターによる本発明にしたがって達成される。本発明の構成は、従属請求項に見出すことができる。

本発明によれば、測定中に同時に測定値を提供する少なくとも２つのセンサーが備えられている。

したがって、第１の発明の態様では、本発明は、適切に取り付けられた複数のセンサーを同時に読み取ることによって強度分布の測定が行われる方法に関する。複数のセンサーを用いることにより、測定時間を大幅に短縮することができる。ここで、複数のセンサーを使用する本発明による解決策は、複数のセンサーが位置的に固定された状態で配置されている間に光源が動かされるタイプ１のゴニラジオメーターに関する。

ここで、本発明は、すべての本発明の態様及び構成において、平面システムの平面が放射源の放射重心を通って延びる交差線で交差する、平面システムを使用して測定を実行することが好ましい。平面システムの特定の平面は、第１の角度によって識別される。そのような平面内に定義される第２の角度とされる、放射角度は、考慮される平面内の放射方向を示す。したがって、この空間内における特定の点は、平面を識別する第１の角度と、考慮される平面内の放射方向を示す第２の角度とによって、まず初めに、定義される。３つの標準化されたＡ、Ｂ及びＣ平面システムは、ドイツ工業規格 ５０３２ Ｐａｒｔ １に詳細に記載されているように、光源に関する配置に関する点と、２つの基準軸の定義に関する点とで異なる。

本発明の文脈内で「センサー」という単語が使用される場合、１００ｎｍ（ＵＶ−Ｃ）〜１ｍｍ（ＩＲ−Ｃ）の波長範囲又はこの波長範囲の小領域において特に光学放射線（紫外線、可視光及び赤外線）を測定するのに適したセンサーのすべての実施形態を意味する。センサーは、例えば、分光放射計、光度計、光電子増倍管又は赤外線、紫外線若しくは色測定ヘッドであり得る。以下に説明するように、本発明の意味におけるセンサーは、ＣＣＤセンサー又はＣＭＯＳセンサーの感光ピクセルであってもよい。

本発明の１つの構成によれば、少なくとも２つのセンサーは、測定動作中に光放射源が回転する複数の軸とされる、第１の軸及び／又は第２の軸に沿って整列される。

特に、少なくとも２つのセンサーが、走査中に光放射源が回転する軸に対して（したがって経度線又は緯度線に対して）平行に延びるようにする。第１の例は、少なくとも２つのセンサーが上下に配置され、光放射源は水平方向に沿ってパンされる構成である。各走査動作において、複数の「緯度線」は、したがって、複数のセンサーのために同時に捕捉される。この点についての第２の実施形態は、少なくとも２つのセンサーは水平方向に互いに隣接して配置され、光放射源は鉛直方向に沿ってパンされるようにする。この場合、各走査中に複数のセンサーのために複数の「経度線」が同時に記録される。何れの場合においても、複数のセンサーが測定される対象物から等距離に配置されている、すなわち、光放射源が座標系の原点に位置し又は互いに対して固定された立体角距離で配置されていると有利である。

本発明のさらなる構成は、少なくとも２つのセンサーが軸に沿って互いに一定距離を有するリニアセンサーアレイ内に配置されるようにする。ここで、複数のセンサーの配置は、複数のセンサーが直線的に配置されている軸に対して鉛直に延びる軸の周りを全体として回転可能である。これにより、リニアセンサーアレイを回転軸の周りに回転させることで、センサーの任意の鉛直又は水平の角度距離を設定することが可能である。それぞれの鉛直及び水平オフセットは、評価における計算によって取り除かれる。

前記例示的な実施形態では、少なくとも２つのセンサーが経度線又は緯度線上に配置され、したがって光放射源と位置合わせされるように、提供することができる。結果として、センサー表面への光の垂直入射が保証される。さらに、半径が固定された大きな円上の配置は、後述する評価の数学における校正において単純なアルゴリズムを保証する。

本発明のさらなる構成は、少なくとも２つのセンサーが２次元配列又はマトリクスの形式で配置されるようにする。したがって、複数のセンサーは、ｎ、ｍ≧２とされる、ｎ×ｍグリッド内にある。マトリクス内の個々のセンサー間の距離は、一定となり得る。ある構成では、複数のセンサーは球面上に配置され、一定の角度距離を有する。また、機械的構造を単純化するために、複数のセンサーは、他の所望の表面、例えば、座標系の原点に配置された測定される対象物に対して一定の立体角距離が実現される限り、平面に組み込まれていてもよい。２次元アレイを使用する場合、個々のセンサーの場合に比べて、かなり短い経路長で水平及び／又は鉛直走査を行うことができる。

本発明のさらなる構成によれば、放射源からの光は、均一な反射をする測定壁上で反射される。反射された光は、カメラによって捕捉される。ここで、反射された光は、カメラの光学ユニットにより、カメラのＣＣＤセンサー又はＣＭＯＳセンサー上に結像される。センサーの個々のピクセル又はフォトダイオードは、本発明の意味でのセンサーを示す。

したがって、本発明のこの構成は、カメラの反射における、照射された測定壁の間接的な測定を提供する。ここで、すべての測定タスクの場合に必ずしも必要ではないが、カメラのＣＣＤセンサー又はＣＭＯＳセンサーは、測光的に補正される、すなわち、標準的な人間の目のスペクトル輝度感度で重み付けされることが好ましい。

この構成の１つの変形例によれば、放射源からの光が別のセンサーを直接照射する反射測定壁に、開口部が追加的に設けられ、別のセンサーは開口部内に固定され又は開口部の後ろの比較的大きく離れた位置に配置されている。これにより、直接的なビーム経路内の固定式に取り付けられたセンサー（例えば、光度計ヘッド）を介して、校正のために測定壁上の光分布の顕著な点を測定することが可能になる。また、この変形例は、光分布の顕著な点の角度決定のみのために、壁とカメラとの組み合せの使用を可能にする。これは、測定壁/カメラの組み合せを複雑なプロセスで校正する必要がないため、測定値のトレーサビリティや測定の不確実性を回避する場合に利点がある。

本発明の１つの構成では、ゴニオメーターの異なる位置で組み合わされる立体角の領域における測定壁での反射後にセンサーチップによって捕捉される光分布が合わされて、より大きな立体角の領域で組み合わされる光分布を形成する。アルゴリズムは、これに適して使用することができる。これらの組み合せは、個々の画像の重なりによりもたらされる。

本発明のさらなる構成によれば、少なくとも１つの結像レンズ又は少なくとも１つの結像レンズ系を介して光が放射源と少なくとも２つのセンサーとの間を通過するようにする。ここで、放射源から放射された光の焦点が合わされる又は収束させる１つ以上のレンズが設けられる。この構成は、説明したすべての変形例で使用できる。このような「ショートニングレンズ」を使用することによって、遠方界は短くされるか又は近づく。これは、例えば、例示的実施形態のうちの１つにしたがって提供される反射測定壁がもはや実際の遠方場に配置される必要がないことを意味する。放射源と少なくとも２つのセンサーとの間のレンズを使用することによって、測定距離が短くされ且つ光分布が縮小される。

さらなる発明の態様において、本発明は、光放射源の照明又は放射の特性変数の少なくとも1つの方向依存の測定のためのゴニオラジオメーターに関する。ゴニオラジオメーターは、以下を有する。
放射源からの放射線を測定するのに適し、位置的に固定され且つ不動に配置された少なくとも１つのセンサー、並びに、
測定動作中に、実質的にセンサーが放射源の放射重心の周りの球面上での照明又は放射の特性変数を示す測定値を記録するように、第１の軸及び前記第１の軸に直交する第２の軸の周りに前記放射源を動かす装置。
本発明によれば、測定中に両方のセンサーが同時に測定値を提供するように配置された少なくとも２つのセンサーが備えられる。

さらなる発明の態様によれば、本発明は、以下の特徴を有する、光放射源の照明又は放射に関する少なくとも１つの特性変数を方向に依存して測定するためのゴニオラジオメーターに関する。
測定動作中に、第１の軸及び前記第１の軸に直交する第２の軸の周りに放射源を動かす装置、
均質な反射を示し、その上で前記放射源からの光が反射される測定壁、並びに、
光学ユニット及びセンサーチップを有し、位置的に固定され且つ不動に配置されたカメラ、を有し、
前記カメラは前記測定壁上で反射された光を捕捉するように配置され、反射された前記光は前記カメラの前記光学ユニットにより前記カメラの前記センサーチップ上に結像され、
前記センサーチップは、測定動作中に前記放射源が動かされるときに測定値を記録し、測定値は実質的に前記放射源の放射重心周りの球面上の照明又は放射の特性変数を示す。

前記ゴニオラジオメーターのこの構成によれば、前記ゴニオラジオメーターのセンサーは、センサーチップ、特にＣＣＤセンサー又はＣＭＯＳセンサーによって提供される。ここで、光放射源の間接的な測定が均一な反射をする壁の上でこのタイプのセンサーチップを有するカメラを用いて行われる配置が考慮される。

この構成の好ましい変形例によれば、測定壁は、ここでは、放射源の光分布の遠方場、すなわち、測定物体物がほぼ点光源として考えられる距離にある。遠方場における配置は、レンズ又はレンズ系が放射源と測定壁との間に配置されるような変形例において実施することができ、結果的に、測定距離を短くし、測定壁上の光分布のサイズを小さくする。この変形例によれば、遠方場は、レンズ又はレンズ系を介して放射源により近づけられ、測定壁上のより短い距離で結像される。

ゴニオラジオメーターにおける、垂直に配置されたセンサーの正面図及び側面図を示す。 図１の配置を２つの軸の周りにパン可能な光放射源とともに示す。 ゴニオラジオメーターにおける、水平に配置されたセンサーの正面図及び側面図を示す。 図３の配置を２つの軸の周りにパン可能な光放射源とともに示す。 回転可能に取り付けられ、任意の所望の角度距離の実現を可能にするリニアセンサーアレイを示す。 横方向又は縦方向の走査のためのマトリクス内でゴニオラジオメーターのセンサーの２次元配列を示す。 反射測定壁と、一体化された光学ユニット及びセンサーチップを有するカメラとを備えているゴニオラジオメーターを示す。 図７による構成に、さらに測定距離を短くし且つ測定壁上の光分布のサイズを小さくするためにレンズが設けられている構成を概略的に示す。 図７又は図８によるゴニオラジオメーターにおける、比較的大きな立体角要素内に球面を形成するための複数の壁部分の組み合せを概略的に示す。 中心に測定される光放射源が配置されている、球座標系を示す。 Ａ平面及びＢ平面の測定のために、空間的に固定された水平軸と、空間的に移動可能な垂直軸とを有する、タイプ１．１のゴニオラジオメーターを概略的に示す。 Ａ平面及びＢ平面の測定のために、空間的に固定された垂直軸と、空間的に移動可能な水平軸とを有する、タイプ１．２のゴニオラジオメーターを概略的に示す。 Ｃ平面の測定のために、空間的に固定された垂直軸と、空間的に移動可能な水平軸であって放射源が垂直である水平軸とを有する、タイプ１．３のゴニオラジオメーターを概略的に示す。

本発明は、複数の例示的な実施形態に基づいて図面を参照して以下により詳細に説明される。

例示的な実施形態を用いて図１〜図９を参照されながら本発明がより詳細に説明される前に、まず、本発明の背景が図１０〜図１３に基づいて本発明をよりよく理解するために説明される。

図１０は、角度ファイφ及びシータθの定義とともに表される球座標系を示している。

放射源がそのような球座標系の原点に位置する場合、放射源の照明又は放射の特性変数は、−１８０°≦φ≦１８０°且つ０≦θ≦１８０°とされる角度範囲において、光源又は放射源を回転させることによって又は異なる角度領域でセンサーを連続的に動かすことによって、ゴニオメトリックに、すなわち、すべての方向に対して測定され得る。したがって、放射方向は、２つの角度φ、θによって規定することができる。

Ａ面、Ｂ面及びＣ面と呼ばれる特定の平面システムを用いることにより、光強度分布又は別の方向に依存する照明若しくは放射の特性変数を記述することは慣例であり、前述のドイツ工業規格 ５０３２ Ｐａｒｔ １で説明されている。各平面システムは、光源の光重心において交差する２つの軸を定義する。第１の軸は、平面系のすべての平面が交差する交線によって与えられる。第２の軸は、放射源におけるランプの向きによって与えられる。

Ａ面では、個々の面は、-１８０°≦Ｘ≦１８０°とされる角度Ａ_Ｘで識別される。Ａ面内では、方向又は放射角度αは、-９０°≦α≦９０°とされる角度αによって識別される。

Ｂ面では、個々の面は、-１８０°≦Ｘ≦１８０°とされる角度Ｂ_Ｘで識別される。Ｂ面内では、方向は、-９０°≦β≦９０°とされる角度βによって識別される。

Ｃ面では、個々の面は、０°≦Ｘ≦３６０°とされる角度Ｃ_Ｘで識別される。Ｃ面内では、方向は、０°≦γ≦１８０°とされる角度γによって識別される。

再び図１０を参照すると、極軸がＺ軸に平行に延びる限り、角度φ及びθはＣ平面系のＣ_Ｘ、γを表し、φ＝Ｃ_Ｘ及びθ＝γであることに留意すべきである。

図１１〜図１３は、タイプ１．１〜１．３のゴニオラジオメーターを模式的に示している。何れの場合も、発光領域、センサー（円形）及び２つの軸を有する放射源が概略的に示されており、放射源はその軸の周りでパンされ得る。軸の１つは空間的に固定されている。すなわち、放射源がこの軸の周りでパンされている場合、その空間的アライメントは変化しない。固定された軸の周りをパンする場合に他方の軸の空間的な配置は必然的に変化するから、他方の軸は空間的に固定されていない。

図１１のタイプ１．１のゴニオメーターでは、その空間的位置に固定された水平軸と、その空間的位置で移動可能な軸であって、位置が水平軸の周りにパンされる場合に、鉛直に延びているが、その空間的位置が変化しない軸とがある。Ａ面又はＢ面の測定が行われる。したがって、Ａ面を測定するために使用されるタイプ１．１のゴニオラジオメーターは、その空間的位置に固定された水平軸を実現する。配置が固定された水平軸の周りで放射源とともに移動又は走査される場合、放射角度αが変化する平面が記録される。しかし、測定動作中に移動する鉛直軸が固定されたαとともに動く場合、パラメータＡ_Ｘは変化し、その結果、固定されたセンサーは「緯度線」上の球面上を走る。後者の動作モードは、通常、自動車のヘッドライトを特徴付けるために使用される。

図１２によるタイプ１．２のゴニオラジオメーターでは、固定された垂直軸と、可動する水平軸とがある。測定は、Ａ面又はＢ面でも同様に測定が行われる。図１３によるタイプ１．３のゴニオラジオメーターでは、固定された鉛直軸と、可動する水平軸とがある。測定は、Ｃ面で行われる。

この説明から進んで、本発明の第１の例示的な実施形態が図１に基づいて説明される。本発明は、一般的に、タイプ１．１、１．２及び１．３のゴニオラジオメーターを用いた実施に適している。

図１は、線形アレイ１０におけるセンサー１の鉛直配列を示している。ここで、個々のセンサー間の距離ｄは、すべてのセンサー１に対して一定である。複数のセンサー１は、図１の右図から分かるように、図２に追加的に示され且つ図１０の座標系の原点に位置する測定対象物からの等しい距離ｒを有している。ここでは、鉛直に配置された線形アレイ１０のセンサー１を大きな円上に配置し、ここで測定対象物と整列させることができる。

また、図１は、走査方向Ａを示している。これは、水平方向に、又は、個々のセンサー１の線形的並びに対して鉛直に実現される。さらにまた、これは、互いに直交する２つの軸３１、３２を中心にしてパン可能な測定される対象物２をさらに示す図２に基づいて図示されている。図１１によるタイプ１．１のゴニオラジオメーターは、図示された例示的な実施形態において実現される。

センサー１は、原則として、１００ｎｍ〜１μｍの波長範囲又はこの波長範囲の小領域内の光放射を測定するのに適した任意の所望のセンサーとすることができる。例えば、それらは、光度計である。センサー１が部分的又は完全なフィルタリングを実行するようにすることができ、それによってセンサーの感度が標準的な視力の感度曲線を再現する。例えば、センサー１は、輝度値を出力値として出力する。

図１及び図２に示された多数のセンサーの線形配置では、図１０による座標系の多数の緯度線が走査方向Ａ、すなわち、水平方向で行われる走査動作において同時に測定される。ここでは、２個〜１０個、特に３個〜５個の個々のセンサーを線状配置することができる。センサー１は、測定される光放射源２の遠方場、例えば２５ｍの距離に配置されることが好ましいが、特にレンズが追加的にビーム経路に挿入されている場合、図９を参照して説明するように、例えば１０ｍよりも近い距離でも実現可能である。

多数のセンサー１を使用することによって、捕捉されるべき立体角がセンサー信号の一定の品質により迅速に捕捉され、結果として測定時間が短縮される。例えば、図１及び図２の例示的な実施形態では、走査中に複数の緯度線がカバーされ、後続の走査動作の１つでは、光放射源２は、軸３２の周りで対応してより大きな角度で傾斜することができる。
図１及び図２に示される一定の角度距離を有する複数のセンサーの鉛直で等距離の配置は光分布の水平走査の場合に有利であり、同時に、角度分布の複数の水平断面が記録される。０．０５°は、直径３０ｍｍの受光面を有し２５ｍｍの距離の検出器における検出範囲の典型的な角度測定であるため、ある構成では、適切な距離ｄは０．０５°の倍数である、例えば０．１°、０．１５°、０．２°又は０．２５°である。しかしながら、他の角度距離であっても可能である。言い換えれば、例えば円には隣接するセンサー同士が外周に位置し且つその中心に放射源２が位置するとみなされる場合には、隣接する２のセンサーは少なくとも０．１°の角度距離ｄを有する。半径２５ｍの場合の隣接するセンサー間の距離は、例えば、４ｃｍ以上、特に少なくとも７ｃｍ以上、特に７〜１５ｃｍであるが、より大きな距離でも実現することができる。個々のセンサーは、局所的に離されている。

すべてのソリューションにおいて、光イメージの振動（モアレ像）を防ぐために、すべてのセンサーを正確に調整することが重要である。これは、初期校正に加えて、この調整を行うことができるようにするために、センサーの特定の重なりで動作することによる測定中に、行うことができる。調整は、ポイント操作又はスキャン操作で行うことができる。

図３及び図４は、図１及び図２に従い、複数のセンサー１が水平方向に一定の距離ｄをもって配置され、複数のセンサーが水平に整列した線形アレイ１１を形成する配置を示す。走査方向Ｂは、垂直方向に、又は、線形アレイ１１の縦軸に鉛直に実現される。再度、センサー１は、好ましくは、測定される光放射源２と整列して大きな円上に配置される。その結果、センサー１の受光面への光の垂直入射が確保される。加えて、一定の半径ｒを有する大きな円上のセンサーの配置は、後の評価の数学での調整においてより単純なアルゴリズムを可能にする。

図３及び図４の例示的な実施形態では、複数の経度線が軸３２の周りの各走査でカバーされ又は記録される。

図５は、複数のセンサー１がセンサー間に一定の距離ｄをもって線形アレイ１２に再び配置されている例示的な実施形態を示す。ここで、個々のセンサー１又は（すべての考えられる例示的実施形態において好ましくは円形となるように構成されている）それらの受光面の中心点は、図５の構成では水平又は鉛直には延びていないがある角度で延びている軸４１に沿って延びている。さらに、センサーの配列全体、すなわち線形アレイ１２が軸４１に対して鉛直に延びる軸４２の周りにパン可能に設けられている。

考慮された光軸４３の周りで全体の配置が回転可能な角度は、図５においてδで示されている。

図５のアレイ１２を用いた走査の間に、ピボット角に依存して、ｄ*ｃｏｓδの個々のセンサー１の水平オフセットが生じ、これはデータの次の準備での計算によって再度除去することができる。同様に、ｄ*ｓｉｎδの鉛直ステップにおいて走査するための垂直オフセットがある。したがって、図５においてある角度で整列されたセンサー配置は、水平走査及び鉛直走査の両方に使用することができる。

したがって、光軸に対して対称に配置され且つユニット全体としてこの軸を中心に任意の角度δだけ回転可能に取り付けられた、複数のセンサー１の直線的で等距離の配置は、センサーの任意の鉛直又は水平の角度距離の設定を可能にする。ここで、センサーが測定対象物２の周りの大きな円上に配置され、その結果、センサーの受光面上への光の垂直入射が保証されれば、改めて有利である。

図５の例示的な実施形態では、線形アレイ１２が回転可能である回転軸４２が、代替的にセンサー１の間に（したがって再び軸４１に対して直角に）構成されてもよいことが言及される。

図６は、複数のセンサー１がマトリクス状又はｎ行ｍ列の２次元格子状に配置された配置を示している。ここで、列ｍ内のセンサー間距離ｄは、一定である。行ｎ内のセンサー間距離も一定であることが好ましい。ここで、個々のセンサー１又はその受光面が球面上に配置することができ、その結果、（座標系の原点に位置する）測定対象物からの距離ｒは何れの場合も一定である。したがって、行内及び／又は列内のセンサー１間の立体角距離も一定である。

また、センサー１は、球面の代わりとして、機械的構造を単純化する目的のために、一定の立体角距離が維持されるのであれば例えば平面のような任意の他の所望の面に取り付けることができる。

図６におけるマトリクス１３内のセンサーの配置は、各走査において複数の緯度線及び／又は経度線がカバーされる水平走査及び／又は鉛直走査の実現を可能にする。

２次元グリッド１３における複数のセンサー１の配置は、図１〜図４の構成による個々のセンサー１の集合体とすることができ、センサーは、例えば、分光放射計、光度計、光電子増倍管又は赤外線、紫外線若しくは色測定ヘッドを含む。ここで、前述のとおり、センサー１は、測光変数を取り込むために測光的に補正されること、すなわち、標準的な視力の感度曲線で重み付けされることが好ましい。

センサーのマトリクス配置を使用する場合、ゴニオラジオメーターは、必ずしも単なる走査動作ではなく、１つの立体角グリッドの露光から次のグリッドへの切り替えが可能である。これらの露光又は測定値の記録は、オン・ザ・フライ、すなわち、ゴニオラジオメーターの一定の角速度で実現することができる。しかしながら、マトリクス内の配置は、あるいは、放射源の小さなデューティサイクルで信頼できる測定値を得るのに十分長い間、個々の測定点における光入射を統合する可能性を提供する。

図７は、個々のセンサーがカメラ７のマトリクスに配置され、測定される放射源２の間接的な測定が均一に反射する壁５を介して行われる、本発明の例示的な実施形態を示す。

図７は、２つの光軸３１、３２の周りを再度パン可能な放射源２に加えて、反射測定壁５と、カメラ７とを有するゴニオラジオメーターを示す。測定壁５は、特に白色を均一に反射するように構成されている。白色反射面は、（リミッションとも呼ばれる）拡散した無向反射を示す。それは、反射の法則に合う方向性を有する反射を伴う鏡ではない。カメラ７に配置され且つ模式的に図示された２次元ＣＣＤセンサー又はＣＭＯＳセンサー１００（以下、両方の変形例をセンサーチップと呼ぶ。）は、カメラ７に組み込まれ、同様に概略的に示された、例えば、２次元センサーチップ１００の各ピクセルが反射測定壁５の壁要素に割り当てられるようなレンズの形態とされる、光学ユニット８と協働する。

さらに、測定壁５内には、例えば（一例として、照明器具、ヘッドライト又は発光手段とされる）放射源２の光軸３５上に、放射源２から放射されて通過し且つ個々のセンサー１’により検出される開口光が通り抜ける開口部５１が構成されている。ここで、センサー１’は、壁５の後ろに又は開口部５１内の軸３５上に配置されている。しかしながら、センサー１'は、それが光源又は照明器具の遠方界に位置することが保証される限り、任意の所望の方向に配置することもできる。

放射源２は、図示された例示的な実施形態では測定壁５上に自動車ヘッドライトの典型的な光分布に対応する光分布６を生成する。光分布６は、センサーチップ１００を介して、軸３１、３２を中心とするパン動作ごとに捕捉される。ここで、壁５は、ゴニオラジオメーターの測定軸３５に対して垂直であることが好ましい。しかしながら、異なる向きでも可能であるが、これに起因して生じる光分布の歪みは評価アルゴリズムによって対応させて補正されなければならない。ゴニオラジオメーターは、測定対象物２の光分布における所望の立体角が壁５に照射され且つ光学ユニット８を介してカメラのセンサーチップ１００によって捕捉されるように、測定対象物２を個々の角度位置に回転させる。

ここで、反射の目的のために使用される測定壁５は、測定対象物２の光分布の遠方場、すなわち、測定対象物２がほぼ点光源であると考えられる距離に配置されることが好ましい。フォーカシングヘッドライトの場合これらは１０ｍ以上の距離となるが、単純な信号光の場合、３．１６ｍ（＝√１０）又は５ｍの距離が一般的となる。

図７の構成では、十分に均一に反射する測定壁５と組み合わされ且つ適切な光学ユニットを介して測定壁５を見るカメラ７のセンサーチップ１００によって実現される、センサーのマトリクスタイプの構成が提供されている。ここで、カメラ７のセンサーチップ１００は測光法で補正されることが好ましいが、これは必ずしもすべての測定タスクの場合に当てはまるわけではない。

カメラ７による間接測定の場合における測定の原動力は、光度計を用いた直接測定と比較して小さい。これは、カメラ７を使用するとき測定空間内及び対物レンズ内での散乱光の抑制が限られているという事実に関連している。このため、１００：１を超える原動力は、非常に大きな費用を持ってでしか達成できない。これを念頭において、ゴニオメーターの対応するアライメントを用いてカメラ７のセンサーチップ１００での確認の後に、固定的に取り付けられ且つより大きな原動力を有するフォトメーターヘッドを用いて、光分布の顕著なポイント、例えば、後に測定される個々のゾーン内の最大値又は最小値を提供することができる。このような場合にカメラ７を使用するプロセスは散乱光の問題に起因してその限界に達することから、特に照度値が低い光分布６の領域についてはこのことが当てはまる。しかしながら、高い照度値を有する点は、光度計（例えば、部分フィルタリングを備えた光度計）を使用して正確に測定することができ、その後、それらの値はカメラセンサー１００を校正するために使用することができる。

図７に示されている、高い原動力を有する慣習的な光センサーによって形成されたセンサー１'は、このように固定的に設置された光度計ヘッドである。センサー１'は、測定中に、開口部５１に入り込んでセンサーチップ１００によって捕捉される光分布６の領域を正確に校正するために使用することができる。必要に応じて、更なる開口部及び関連するセンサーが測定壁５に設けられてもよい。固定的に設置されたセンサー１'を用いて校正を実現することができるので、測定壁５とカメラ７との組み合せは、光分布の顕著な点の角度決定に使用されるだけでよい。測定壁５とカメラ７との組み合せは絶対的に校正する必要はないが光度計での測定中に校正することができるため、これは測定値のトレーサビリティにおける利点と関連している。

測定壁５に対するカメラ７の斜め配置に起因する歪みは、評価中に計算によって除去されることに留意されたい。

図８は、光放射源２、測定壁５、カメラ７、開口部５１及び光センサー１'を備え、イメージングレンズ９が追加的に放射源２と測定壁５との間のビーム経路に配置されている、図７による構成を示す。しかしながら、個別のレンズ９の図は概略的なものに過ぎず、一例として理解されるべきである。原理的には、放射源２によって放出されたビーム経路に焦点を合わせる又はより光を収束させる任意の所望のレンズシステム又は任意の所望のレンズを使用することができる。

図７の構成において、測定壁５は、正しい光分布を捕捉することができるように、放射源２の遠方界に配置されなければならない。照明角度が＋／−２０°とされ、狭く照射する照明器具やヘッドライトであっても、ここでは距離１０ｍにおいて測定壁の幅が７．３ｍになる。より大きな照射角度のために、必要なスペースは大幅に増大する。現代の自動車におけるマトリクスヘッドライトに共通するように、遠方界が５０ｍに過ぎないと仮定されている場合、測定壁を設けるためには大きなホールが必要となる。

スペースについて大きな要求の問題は、以下において「短縮レンズ」と呼ばれるレンズ９を用いることによって解決される。レンズ９は、測定距離を短くし且つ測定壁上の光分布のサイズを小さくする。したがって、遠方界は、例えば５０ｍであるとは仮定されていないが、すでに１０ｍの距離になる。また、短縮レンズの使用は、壁５上の光強度が短縮因子の２乗とともに増加するので、測定動作中に短い積分時間が可能であるという利点を有する。

図９は、図７及び図８によるゴニオラジメーターを使用して、より大きな立体角要素内に球面を形成するために複数の壁部分が組み合わされる場合の立体角の領域のグループを示す。図９では、放射源２及びその光軸３５と、回転可能である放射源２の周りで互いに垂直に配置された２つの軸３１、３２と、カメラ７と、個々の壁部分５５が放射源２と座標原点で球座標系の個々の立体角要素又は立体角の領域５６に対応し、均質に反射する測定壁５とが測定壁に概略的に示されていることを表している。

個々の立体角グリッドを互いに並べることによって、全体の光分布を組み合わせることができる。この目的を達成するために、解像度を改良するために、個々の立体角の合成が（パノラマ記録を作成するときの「写真−縫い合わせ」をいう用語により知られている）個々の画像の重なりで実現されるインターレース方法が提供され得る。

その構成に関して、本発明は、単なる一例であると理解されるべき前述の例示した実施形態に限定されない。本発明の個々の実施形態の特徴を互いに異なる組み合せで組み合せることができるという事実も参照される。範囲が定義されている場合、これらにはこれらの範囲内のすべての値と、範囲内に入るすべての小区域が含まる。

Claims (11)

1. 光放射源（２）の照明又は放射に関する少なくとも１つの特性変数を方向に依存して測定するためのゴニオラジオメーターであって、
   測定動作中に、第１の軸（３１）及び前記第１の軸（３１）に直交する第２の軸（３２）の周りに放射源（２）を動かす装置と、
   均質な反射を示し、その上で前記光放射源（２）からの光が反射される測定壁（５）と、
   光学ユニット（８）及び２次元のセンサーチップ（１００）を有し、位置的に固定され且つ不動に配置されたカメラ（７）と、
   を有し、
   前記カメラ（７）は前記測定壁（５）上で反射された光を捕捉するように配置され、反射された前記光は前記カメラ（７）の前記光学ユニット（８）により前記カメラ（７）の前記センサーチップ（１００）上に結像され、
   前記センサーチップ（１００）は、測定動作中に前記光放射源（２）が回転されるときに測定値を記録し、測定値は実質的に前記光放射源（２）の放射重心周りの球面上の照明又は放射の特性変数を示し、
   前記測定壁（５）の開口部（５１）と、センサー（１’）とが、さらに備えられ、前記センサー（１’）は、前記光放射源（２）からの光が前記開口部（５１）を通して直接的に前記センサー（１’）を照らすように配置されている、
   ゴニオラジオメーター。
2. 前記測定壁（５）は、前記光放射源（２）の光分布の遠方場に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のゴニオラジオメーター。
3. 前記ゴニオラジオメーターは、前記センサー（１’）によって検出された信号を考慮に入れて、前記センサーチップ（１００）を校正する手段を備えている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のゴニオラジオメーター。
4. 前記光放射源（２）によって放射されたビーム経路の焦点を合わせ又はそれをより収束させ、且つ、前記光放射源（２）と前記測定壁（５）との間に配置されている、少なくとも１つの結像レンズ（９）又は少なくとも１つの結像レンズ系、
   により特徴付けられる請求項１〜３の何れか１項に記載のゴニオラジオメーター。
5. 前記ゴニオラジオメーターは、測定動作中に、第１の軸（３１）及び前記第１の軸（３１）に直交する第２の軸（３２）の周りに前記光放射源（２）を回転させるように構成され、前記放射源は、前記光放射源（２）の光分布における所望の立体角が前記測定壁（５）に照射し、前記光学ユニット（８）を介して前記カメラ（７）の前記センサーチップ（１００）により捕捉されるように、個々の角度位置に回転される、
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のゴニオラジオメーター。
6. 前記測定壁（５）は、白色の、均一な反射面を呈する、
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のゴニオラジオメーター。
7. 少なくとも１つのセンサー（１）を有する光放射源（２）の照明又は放射に関する少なくとも１つの特性変数を方向に依存して測定するための方法であって、
   前記光放射源（２）は、測定動作中に、第１の軸（３１）及び前記第１の軸に直交する第２の軸（３２）の周りで回転され、前記少なくとも１つのセンサー（１）は、位置的に固定され且つ不動となるように配置され、前記光放射源（２）は、前記測定中に、少なくとも実質的に前記光放射源（２）の放射重心周りの球面上の照明又は放射の特性変数を示す測定値を前記少なくとも１つのセンサー（１）が記録するように動かされ、
   測定中に同時に測定値を提供する少なくとも２つのセンサー（１、１００）が備えられており、
   前記光放射源（２）からの光は測定壁（５）上で均一な反射で反射され、反射された光はカメラ（７）によって捕捉され、前記反射された光は、光学ユニット（８）により２次元センサーチップ（１００）上に結像され、前記少なくとも２つのセンサーは、前記２次元センサーチップ（１００）のピクセルによって形成されており、
   前記光放射源（２）からの光は、さらに前記測定壁（５）の開口部（５１）を通して直接的に別のセンサー（１’）を照らし、このセンサー（１’）が捕捉した信号は、前記２次元センサーチップ（１００）による校正のために用いられる、
   ことを特徴とする方法。
8. 前記光放射源（２）は、光分布における所望の立体角の領域（５６）が前記測定壁（５）を照射し且つ前記光学ユニット（８）を介して前記２次元センサーチップ（１００）により捕捉されるように、個々の角度位置に回転される、
   ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. ゴニオラジオメーターの異なる位置で組み合わされる立体角の領域（５６）の光分布は、前記測定壁（５）での反射後に前記２次元センサーチップ（１００）により捕捉され、より大きな立体角の領域に組み合わされる前記光分布を形成するために合わされる、
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。
10. 光は、少なくとも１つの結像レンズ（９）又は少なくとも１つの結像レンズ系を通して、前記光放射源（２）と前記少なくとも２つのセンサー（１、１００）との間を通過する、
    ことを特徴とする請求項７〜９の何れか１項に記載の方法。
11. 前記照明又は放射の特性変数の出力放射方向は、平面系を用いて描写され、前記光放射源の放射重心を通って延びる交差線に交差する平面系と、考慮される平面内で前記放射方向を示す放射角とを用いて記述され、
    照明又は放射の特性変数の各測定値は、前記平面系の特定の平面及びこの平面内の特定の放射角に割り当てられ、
    前記少なくとも２つのセンサー（１）は、前記平面系における１つ以上の平面に対して同時に測定値を提供する、
    ことを特徴とする請求項７〜１０の何れか１項に記載の方法。

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