JPH0455725A - 余弦法則に従う放射照度計 - 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】 本発明は、あらゆる向きの入射面における放射照度を余
弦法則に忠実に測定する放射照度計に関する。

尚、放射照度計は装置の受光面に入射する特定の波長範
囲の放射照度をＷ＊ｍ−２等の単位で測定するものであ
って、これに装置の分光感度を標準比視感度に近似させ
る視感度補正フィルタを加えれば、受光面に入射する照
度をｌｘ（ルクス）単位で測定する照度計になる。従っ
て、本案は余弦法則に忠実な照度計にも関するものであ
る。

［従来の技術とその課題］ 第４図は従来の放射照度計の概略断面図である。

図において、この放射照度計は光入射窓７より入射した
光が、この窓と同一直径の光拡散素子２′の前面（入射
側の面）より入射して内部であらゆる方向に拡散され、
この後面（入射側の反対面）より出た光が分光感度補正
フィルタ４に導かれ、特定の波長範囲、例えば３００〜
４００ｎｍの範囲の光だけを光電素子５に入射し、図示
しないが増幅器、パルス変換器、計算回路、表示器、プ
リンタ等を備えた計測部に導かれ、特定の波長範囲の放
射照度を得る様に構成したものである。

また、光入射窓７に設けた透明板８は、外囲器６′の内
部を雨やほこりから保護するためのものである。

さて、入射面に垂直（０度）に入射する光を除き、他の
入射光（斜入射光）はその入射角度のコサインに比例し
て放射照度が減少するため、一般に放射照度は余弦法則
に従って測定する必要がある。また、光電素子に分光感
度補正フィルタ等を重ねると、フィルタ表裏面での反射
や装置の影などによる影響により特に斜入射光の入射光
量の減少が著しく、光電素子の感度は斜入射光に対して
余弦法則から数十パーセントも低下する場合がある。

この現象に対して、従来は第４図に示す様に、光入射窓
７の後方に光拡散素子２′を配置して、その拡散作用に
より斜入射光の光量不足を補って分光感度補正フィルタ
４を経て受光素子５に入射させる方法を採用していたが
、余弦法則に対して十分な補正方法ではなかった。また
、図示しないが、光入射窓７より光拡散素子２′を突出
させて配置したものもあるが、この補正方法では入射面
に対して９０度を越える光が入射されるため、余弦法則
に対して過剰な補正となっていた。

また、従来より用いられている光拡散素子には種々の材
料および構成によるものがあるが、全方向からの光に対
して均質な拡散特性を持つものはなく、特に紫外線まで
測定する場合に用いられる石英ガラス製の光拡散素子で
は、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向の入射面で拡散特性
が異ることかが多い。

第３図は石英ガラス製の光拡散素子２′を用いた従来の
放射照度計の、入射角に対する相対出力の角特性曲線で
ある。曲線Ａは余弦曲線、曲線Ｘはこの装置で最も余弦
特性に近づく面Ｘ内における角特性、曲線Ｙは面Ｘと直
交する面Ｙ内における角特性を示したものである。図か
ら明らかに両回線Ｘ、Ｙは余弦曲線Ａと大幅に事前して
いることがわかる。

上記の様に従来の放射照度計は、余弦法則に対して斜入
射光の光量を適切に補正できず、また入射光の角特性を
余弦曲線に近似させることができないという欠点があり
、余弦法則に従って正確な放射照度の測定ができないも
のであった。従って、この欠点を解消した放射照度計を
提供することが課題であった。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、光拡散特性が縦方向、横方
向で異る２枚の光拡散板２ａ及び２ｂを、光拡散性が高
い方向が相互に直交する向きに重ね合せて光拡散素子２
とし、光拡散板２ａの直径を光入射窓７の直径の０．８
倍以内とし、かつその入射側の面が光入射窓７の周縁前
端面より後方に位置するように構成し、光拡散板２ａの
入射側の面に０度（垂直）を越え９０度（水平）未満の
角度で入射する斜入射光によって、この光拡散板２ａの
周囲の面全ても同じく照射されるようにしたことを特徴
とする余弦法則に従う放射照度計をその手段とした。

［作　用コ ２枚の光拡散板を光拡散性が高い方向が相互に直交する
向きに重ね合せて光拡散素子を構成したため、１枚の光
拡散板で斜入射光に対する感度が余弦法則よりも不足あ
るいは過大であっても、他の光拡散板でこの過不足を補
正でき、余弦法則に適して調整できる。

また、光入射窓側に位置する光拡散板の直径を光入射窓
の直径より小さく　　（０，８倍以内）したため、この
光拡散板では斜入射光は前面ばかりでなく周囲の面全て
からも入射し、斜入射光の入射光量の増大が計れ、さら
に、この光拡散板を光入射窓の周縁前端面より後に配し
たため、この周縁部が遮光壁の役割を果し、入射面に対
して９０度（水平）より大きな角の光は入射されず余弦
法則に近似した入射光量の補正が可能である。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

第１図は放射照度計の受光部１の要部構成図で、その断
面を示したものである。図において、受光部１は光拡散
素子２、光量調節板３、分光感度補正フィルタ４、受光
素子５及びこれを収納する密閉構造の外囲器６より構成
されている。

外囲器６は直径の異る大、小の円筒をその中心軸を一致
させて連接した形状で、光を入射するための光入射窓７
を大円筒の端面に設け、雨やほこりから内部の各部品を
保護するために、該窓７に透明石英ガラス製の透明板８
を密着固定して密閉構造としている。

光拡散素子２は２枚の円板状不透明石英ガラス製の光拡
散板２ａ、２ｂを組み合せたものである。

第１の光拡散板２ａは直径が光入射窓７の直径の８０％
で、この中心が外囲器６の中心軸と一致して大円筒内に
小円筒の開口を塞いで配しである。

第２の光拡散板２ｂは側面を小円筒の内壁に接して配し
である。さらに、これら光拡散板２ａ１２ｂはそれぞれ
の光拡散特性が最大となる方向が互いに直交するように
配置しである。

分光感度補正フィルタ４は、３００ｎｒｎ以下および４
００ｎｍ以上の波長の光をカットする２枚のフィルタを
組み合せたもので、第２の光拡散板２ｂの裏面に近接し
、その側面を小円筒内壁に接して配しである。

分光感度補正フィルタ４を経た光を受光する受光素子５
にはシリコンフォトダイオードを用いており、この感度
に合致させて第２の光拡散板２ｂと分光感度補正フィル
タ４の間に複数の小孔を設けた円板状の光量調節板３を
設けである。

尚、図示していないが、受光素子５からは例えば増幅器
、パルス変換器、計算回路、表示器、プリンター等を備
えた計測部に接続され、３００〜４００ｎｍの波長範囲
の放射照度が得られる様になっている。

この様に構成された放射照度計では、光入射窓７から入
射した光は第１の光拡散板２ａであらゆる方向に拡散さ
れ、この後面から第２の光拡散板２ｂに導かれる。

ここで第１の光拡散板２ａの直径を光入射窓７の直径よ
り小さ（したことにより、斜入射光をこの光拡散板２ａ
の前面ばかりでなく側面からも入射させて入射光量の不
足を補うものであり、また、光入射窓７の周縁部が遮光
壁となり水平（９０度）を越える測定対象外の光は入射
されない。このため、余弦法則に近似して入射光量の補
正が正確にできることになる。

さて、各種実験の結果、本発明では測定器として実用的
な性能を得るためには、光入射窓７の直径と第１の光拡
散板２ａの直径との比を０．８以下とすることが必要で
あることを確認した。尚、この比が小さい程、水平に近
い角度の斜入射光が入射できるため余弦法則に近似して
補正し易いが、一般には装置の大きさや放射照度計とし
ての実用感度などによって制限される。本実施例ではこ
の比を０，８とした。

また、第１および第２の光拡散板２ａ、２ｂをそれぞれ
の光拡散特性が最大となる方向を直交して配したことに
より、例えば、第１の光拡散板２ａのある方向における
斜入射光の感度が余弦法則に対して不足であり、この方
向に直交する方向では感度が過大となる場合でも、第２
の光拡散板２ｂが第１の光拡散板２ａと逆の作用を生じ
るため、この斜入射光の感度は余弦法則に適して補正で
きることになる。

従って、第２の光拡散板２ｂを経た光は余弦法則に近似
した光となっており、さらに光量調節板３によりこの光
量を受光素子５の感度と一致するように調整され、分光
感度補正フィルタ４を経て３００〜４００ｎｍの光だけ
が受光素子５へ送られ、前記の様な計測部により放射照
度が得られるものである。

［発明の効果］ 第２図は本実施例による放射照度計の入射角に対する相
対出力の角特性曲線である。図において、曲線Ａは余弦
曲線、曲線Ｘはこの装置として最も余弦特性に近付く面
Ｘ内での角特性、曲線Ｙは面Ｘと直交する面Ｙ内での角
特性を示すもので、曲線ＸおよびＹとの差はほとんどな
く、いずれも余弦曲線Ａに近似している。

このことから、本発明によれば、斜入射光を含め余弦法
則に従って正確な放射照度の測定ができる放射照度計が
提供できることとなった。

尚、本実施例以外において、詳細説明は省略するが、光
拡散板２ａの直径が光入射窓の直径の８０％以下の場合
であれば、第２図に示したのと同じく、入射角に対する
相対出力の角特性曲線は余弦曲線に近似させることがで
きた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の放射照度計の要部構成断面図
、第２図は本実施例による放射照度計の入射角に対する
相対出力の角特性曲線、第３図は従来の放射照度計の入
射角に対する相対出力の角特性曲線、第４図は従来の放
射照度計の要部構成断面図である。 １．１′・・・受光部、２，２′・・・光拡散素子、２
ａ、２ｂ・・・光拡散板、３・・・光量調節板、４・・
・分光感度補正フィルタ、５・・・受光素子、６．６′
・・・外囲器、７・・・光入射窓、８・・・透明板。 入射角 第２図 第１図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光拡散特性が縦方向、横方向で異る２枚の光拡散板２ａ
   及び２ｂを、光拡散性が高い方向が相互に直交する向き
   に重ね合せて光拡散素子２とし、光拡散板２ａの直径を
   光入射窓７の直径の０．８倍以内とし、かつその入射側
   の面が光入射窓７の周縁前端面より後方に位置するよう
   に構成し、光拡散板２ａの入射側の面に０度（垂直）を
   越え９０度（水平）未満の角度で入射する斜入射光によ
   って、この光拡散板２ａの周囲の面全ても同じく照射さ
   れるようにしたことを特徴とする余弦法則に従う放射照
   度計。