JPH0240514A - 路面輝度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、道路照明や路面の特性を評価するために道路
路面の平均輝度や部分輝度を測定する装置に関するもの
である。

従来の技術 道路照明の評価は一般に、路面輝度の測定デー夕に基づ
いて行なわれている。路面輝度は、路面全体の平均的な
明るさを表わす平均路面輝度と、輝度の均斉度（明るさ
の均一性）を求めるために測定する部分輝度（路面の一
部分の平均輝度）が一般に使用される。平均路面輝度は
、第３図に示すように、路面から１．５ｍの高さから、
前方６０ｍから１６０ｍまでの道路幅全体にわたる視野
を測定することが決められている（ＪＩＳ−２９１１１
道路照明基準）。また、部分輝度は、第４図に示すよう
に、道路幅方向０．３ｍ、長さ方向３ｍの部分を路面に
対してふ角約１°で測定することが一般に推奨されてい
る。実際には、例えば、路面から約１２ｃｍの高さから
前方６ｍから９ｍの区間を測定する。

従来の路面輝度計の代表的な光学系の構成を第５図に示
す。第５図において、１は対物レンズ、２は穴あきミラ
ー　３は受光素子、４はミラー５はファインダである。

路面輝度計では、測定視野をファインダから正確に特定
できるようにするため、測定視野を規制するためのマス
クとして第５図のように穴あきミラー（測定視野の像が
結像する部分のみくりぬいたミラー）を用いた構成とす
るのが一般的である。この方式では前記穴あきミラーか
らの反射光をファインダに導くことにより、アパーチャ
穴に対応した測定視野の黒い像がファインダの視野中に
自然に現れるため、ファインダ中に測定視野を表示する
ためのレティクルを組み込む必要がなく、また、レティ
クルの表示位置と実際の測定視野がずれるおそれがない
、などの特徴がある。

また、穴あきミラーの代りに穴あき式でないアパーチャ
ミラー（測定視野の像が結像する部分以外の面に反射膜
を蒸着したガラス板）も用いられる。この場合は、受光
素子に入射する光束がガラス板の透明部分を通って受光
素子に達するため、入射光の偏光状態によって輝度計の
出力が変わるという欠点がある。穴あきミラーの場合は
、受光素子に入射する光束が、ミラーやガラス板を通ら
ず、穴あきミラーの穴を通って直接入射するため、輝度
計に偏光特性が生じない。

さらに、１台の輝度計により平均路面輝度と部分輝度、
あるいは他の測定視野の路面輝度を測定する場合は、従
来から、アパーチャミラーをターレットなどにより切り
換えて、さらに、測定距離の差をレンズの焦点位置調節
により行なう方法がとられている。

発明が解決しようとする課題 第５図に示す従来の路面輝度計では、ファインダ５に視
野からの光を導くため、穴あきミラー２を光軸に対して
垂直でなく、θなる角度をつけて取り付ける必要がある
。これは、ミラー４が、対物レンズ１からの光路な遮っ
たり対物レンズ１と位置が重ならないようにするためで
ある。測定視野の像は通常、光軸とほぼ垂直にできるの
で、穴あきミラー２にθなる角度をつけた分だけ、アパ
ーチャ穴の上下の各辺の位置が、測定視野の結像面から
外れることになり、焦点ボケを生ずる。従って、このよ
うな従来の路面輝度計では、測定精度を維持するために
はレンズの焦点深度を深く設計する必要があった。像の
大きさが一定の場合、焦点深度を深く設計するとレンズ
の口径が小さくなり、入射光量が少なくなるため、低レ
ベルの輝度測定が困難になる問題があった。

さらに、１台の輝度計により平均路面輝度と部分輝度、
あるいは他の測定視野の路面輝度を測定する場合は、ア
パーチャミラーの切換えやレンズの焦点位置調節などの
機械的な機構が必要になり、構造が複雑になり操作も繁
雑になる問題があった。

課題を解決するための手段 ｆなる焦点距離を有し視野からの入射光を受ける対物レ
ンズと、前記対物レンズの後方にあり測定視野を制限し
前記対物レンズの光軸に対して垂直からθなる角度をつ
けて取り付けられたアパーチャと、前記アパーチャの後
方にあり、通過してきた光束を受け光電変換する受光素
子とから構成され、前記対物レンズから測定視野内の道
路路面の前端までの距離ａと、前記対物レンズから測定
視野内の道路路面の後端までの距離すと、前記対物レン
ズの焦点面にできる測定視野の像の高さｈに対して、前
記角度θと前記焦点距離ｆが、ｆ２（ｂ−ａ） または （ｂ−ａ） なる関係を満たすように構成したものである。

また、上記構成において、前記アパーチャの面上で、前
記測定視野とは異なった距離にある別の測定視野Ｂが結
像する位置に、測定視野Ｂに対応するアパーチャ穴また
は透明部分をさらに設け、前記アパーチャ穴または透明
部分の後方に受光素子Ｂをさらに設けたものである。

作用 前記手段の構成により、測定視野の道路路面のエリア内
で測定距離が異なることを逆に利用し、比較的焦点距離
の長いレンズを用いることにより、測定視野の路面の前
端部と後端部の結像位置に有意な差を生じさせ、この結
像位置の差と、前記穴あきミラーの角度θによるアパー
チャ穴の上部と下部の端のレンズ中心面からの距離の差
を一致させるように構成することにより、口径の大きな
レンズを用いても焦点ボケを生じない路面輝度計を実現
できる。

また、１個のアパーチャの面上で、測定距離が異なる２
種類の測定視野（例えば、平均路面輝度と部分輝度）の
それぞれの結像位置に、それぞれの測定視野に対応する
２個のアパーチャ穴または透明部分を設け、各アパーチ
ャ穴または透明部分の背後に２個の受光素子をそれぞれ
配置することにより、測定視野の切り換えをアパーチャ
の機械的な交換の必要なく、またレンズの焦点調節の必
要なく、電気的に行なうことができる。

実施例 以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例における路面輝度計の
構成を示すもので、１は対物レンズ、２は穴あきミラー
　３は受光素子、４はミラー　５はファインダである。

第１図において、測定対象の路面からの光が対物レンズ
１を通して入射する。この時、レンズ１の口径が入射光
量を決定する。入射した光は、対物レンズ１により集光
され、穴あきミラー２の面上に結像される。穴あきミラ
ーには、第３図また゛は第４図の斜線で示した台形と同
じ形状（上下は逆むきであり、高さはミラーの傾斜角の
補正がされている）のアパーチャ穴が設けられており、
道路路面の測定視野を第３図または第４図の斜線で示さ
れた視野に制限する。この視野内からの光のみがアパー
チャ穴を通りぬけて受光素子３に入射し、光電変換され
、測定視野内の平均輝度が測定できる。この測定視野の
周辺部分の像は、穴あきミラーのミラ一部分で反射され
てミラー４を介してファインダ５に伝達され、ファイシ
ダ５に測定視野の位置が表示される。（測定視野は、黒
い台形として視野の中に表示される） ここで、通常は、測定視野の像はレンズの光軸に対して
ほぼ垂直の面（レンズの焦点距離の位置）にできるが、
焦点距離の比較的長いレンズを使うと、測定視野の路面
の近い部分と遠い部分の結像位置に有意な差を生ずる。

そこで、この結像位置の差を、穴あきミラー２のアパー
チャ穴の上下端の位置の差（第１図のｄｌ）と一致させ
てやると、角度θをつけたまま、路面の像がぼけない状
態を実現できる。特に、部分輝度の測定では、測定視野
の距離が前方６ｍから９ｍと比較的近いため、平均路面
輝度の場合に比へてこの状態を実現しゃすい。

このように路面の像がぼけない状態を実現するための条
件は次のように求められる。

第５図において、測定視野の路面上の最も近い部分の点
Ａから対物レンズまでの距離なａ、最も遠い部分の点Ｂ
から対物レンズまでの距離をｂとすると、点Ａの結像位
置および点Ｂの結像位置それぞれから対物レンズ１まで
の距離ｆ１、ｆ２は、・・・・・・（２） で表わされる。ここで、ｆは対物レンズ１の焦点　　の
関係が満足されればよい。ここで、路面輝度計距離であ
る。　したがって、点Ａと点Ｂの結像位　　の場合、ｆ
はａまたはｂに比べて非常に小さいの置の差Δｆは、式
（１）、（２）より、　　　　　　　　　　　で、で表
わされる。

一方、穴あきミラー２の傾斜角度なθ、対物レンズの焦
点面付近にできた測定視野の路面の像の高さをｈとする
と、θとｈとからアパーチャ穴の幅が決り、穴あきミラ
ー２上のアパーチャ穴の上端と下端のレンズ中心面から
の距離の差ｄ１は、ｄ１＝ｈ−ｔａｎθ　　　　　　、
、、、、、、　（４）で表わされる。したがって、点Ａ
と点Ｂの焦点ぼけをなくすには、点Ａ、点Ｂの結像位置
を穴あきミラー２のアパーチャ穴の上下の端にそれぞれ
一致させればよく、そのためには、 Δｒ　＝　ｄｌ　　　　　　　　　、、、、、、、（５
）とすればよい。したがって、（３）、（４）式より、
ｆ２（ｂ−ａ） （ａ　−ｆ　）（ｂ　　　ｆ　）′、ａ−ｂ　　　　、
、、、（７）を適用すると、 ａ　−ｂ　−ｈ （２−（ｂ　　ａ）　ｔａｎθ　　、、、（８）が得ら
れる。上記の（６）式または（８）式を満たすように角
度θと対物レンズ１の焦点距離ｆｆＩ！：選べば、点Ａ
および点Ｂの像が穴あきミラー２上でぼけない輝度計を
実現できる。

例えば、部分輝度（６ｍ〜９ｍ）を測定する場合、第１
図におけるｄｌは０．２５ｍｍ、測定視野の像の高さｄ
２は０．４５ｍｍとなり、穴あきミラー２の傾斜角θを
３０°に選ぶと、（８）式よりｆは６８．３８ｍｍとな
り、ｆ’、７０ｍｍの対物レンズを使用すればよいこと
になる。また、逆にｆ＝７０ｍｍを先に選んだ場合は、
６式よりθ＝３１．６７°となり、θを約３０°に設定
すればよいことになる。

このような構成により、対物レンズの口径を大きくして
も路面の像ボケが生じないため、大口径レンズの使用に
より受光器出力を増大させ、低い輝度レベルまで高精度
に測定できる路面輝度計を実現できる。

第２図は、本発明の第２の実施例における路面輝度計の
構成を示すもので、１は対物レンズ、２は穴あきミラー
　３および６は受光素子、４はミラー、５はファインダ
光学系、７および８はアパーチャ穴である。この構成は
、第１図に示す第１の実施例の穴あきミラー２上に、ア
パーチャ穴を２箇所設け、アパーチャ穴７および８の背
後に受光素子３および受光素子６を設置したものである
。

アパーチャ穴７とアパーチャ穴８は、それぞれ路面平均
輝度と部分輝度に対応する形状になっている。

アパーチャ穴７とアパーチャ穴８の上下方向の位置の差
（各アパーチャ穴の中心点の差）をｄ２、ミラーの傾斜
角をθとすると、アパーチャ穴７とアパーチャ穴８の（
中心点の）光軸方向の位置の差ｄ３は、 ｄ３＝ｄ２−ｔａｎ　θ　　　　　　、、、、、（９）
で表わされる。

平均路面輝度は、６０〜１６０ｍ前方を、部分輝度は６
〜９ｍ前方を測定するため、それぞれの測定視野の像が
結像する位置にわずかな差がある。

そこで、この差を、（９）式で示されるｄ３と一致させ
てやれば、それぞれの焦点調節をレンズ系の操作で行な
う必要がなくなる。また、平均路面輝度および部分輝度
それぞれの測定視野内の距離の差による像のボケは、第
１の実施例に示した方法である程度解決できる。（測定
距離の差と焦点位置の差がリニアに変化しないため、両
方の測定視野に対してこのボケを完全になくすことはで
きないが、少なくとも、ボケの大きい方の測定視野に対
して適用すれば、特性が大幅に改善される。）さらに、
アパーチャ穴７およびアパーチャ穴８の背後に受光器３
および受光器６を設置することにより、それぞれの測定
視野の信号を独立して同時に取り出すことができ、この
信号を切り換えて表示することにより、機械的な操作の
必要なく、電気的な切換えのみによる測定視野の切換え
ができ、しかも上記のように測定視野の距離に応じて焦
点調節をする必要もないため、構造が簡単で操作しやす
い路面輝度計を実現できる。

発明の効果 本発明による路面輝度計により、測定視野の路面の前端
部と後端部の結像位置の差による像のボケを解消するこ
とができるため、口径の大きなレンズを使用でき、受光
器の出力信号のＳ／Ｎが大幅に改善され、非常に低い輝
度レベルまで高精度で測定できる路面輝度計を実現でき
る。

さらに、複数の測定視野（例えば、平均路面輝度と部分
輝度）に対応する路面輝度計においては、アパーチャミ
ラーの機械的な交換の必要なく、電気的な切換えのみに
よる測定視野の切替ができ、測定精度を低下させること
なく、簡単な構造で操作の容易な路面輝度計を実現でき
、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例における路面輝度計の
構成図、第２図は、本発明の第２の実施例における路面
輝度計の構成図を示す。第３図は、平均路面輝度の測定
視野を、第４図は部分輝度の測定視野をそれぞれ示す説
明図、第５図は、従来例における路面輝度計の構成を示
す説明図である。 １１０．対物レンズ、２０１．アパーチャミラー、３０
．。 受光素子、４９８．ミラー　５１１．ファインダ、６１
．。 受光素子、７，８．、、アパーチャ穴。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ばか１名１図 第３図 第４図 ２図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ｆなる焦点距離を有し視野からの入射光を受ける
   対物レンズと、前記対物レンズの後方にあり測定視野を
   制限し前記対物レンズの光軸に対して垂直からθなる角
   度をつけて取り付けられたアパーチャと、前記アパーチ
   ャの後方にあり、通過してきた光束を受け光電変換する
   受光素子とから構成され、前記対物レンズから測定視野
   内の道路路面の前端までの距離ａと、前記対物レンズか
   ら測定視野内の道路路面の後端までの距離ｂと、前記対
   物レンズの焦点面にできる測定視野の像の高さｈに対し
   て、前記角度θと前記焦点距離ｆを、ｈ・ｔａｎθ＝［
   ｆ＾２（ｂ−ａ）／（ａ−ｆ）（ｂ−ｆ）］または ｆ＾２＝［ｈ・ａ・ｂ・／（ｂ−ａ）］ｔａｎθなる関
   係を満たすように設定したことを特徴とする路面輝度計
   。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の路面輝度計におい
   て、前記アパーチャの面を鏡面とし、その鏡面からの反
   射光をファインダに導くよう構成した路面輝度計。
3. （３）特許請求の範囲第２項に記載の路面輝度計におい
   て、前記アパーチャの面上で、前記測定視野とは異なっ
   た距離にある別の測定視野Ｂが結像する位置に、測定視
   野Ｂに対応するアパーチャ穴または透明部分をさらに設
   け、前記アパーチャ穴または透明部分の後方に受光素子
   Ｂをさらに設けたことを特徴とする路面輝度計。