JPS6361922A - 輝度計測装置 - 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、輝度測定視野の変更に対して感度校正が不要
な輝度計測装置に関する。

従来の技術 近年、輝度計測の分野においては、屋内照明施設での照
明器具の発光面の輝度測定や、道路、トンネルでの路面
・壁面の輝度測定のように、測定対象に応じた種々の形
状の測定視野の輝度測定が必要となってきている。さら
に、これらの測定視野では輝度分布が不均一な場合が多
く、測定対象の形状に合致した測定が望まれている。こ
のため測定視野の形状を変化させながら輝度測定を実施
しなければならない場合が多い０ 以下、従来の輝度計測装置について説明する。

第４図は、２つの測定視野を切換えて測定する従来の輝
度計測装置の構成図を示すものであり、１は対物レンズ
、１４．１７はミラー、１８はファインダレチクル、１
９は接眼レンズ、１５は可変アパーチャ、１６は受光部
、１ｏは人／Ｄ変換器、１１は表示部である。なお、ミ
ラー１４は対物レンズになるべく近い位置に設置される
。

以上のように構成された従来の輝度計測装置について以
下その動作を説明する。

測定対象を含む周辺視野は、対物レンズ１によって可変
アパーチャ１６およびファインダレチクル１８上に結像
される。可変アパーチャ１６の開口部を測定対象視野の
形状に合わせ、可変アパーチャ１６の開口部を通過した
光が受光部１６で検出てれる。第４図で受光部１６はオ
ペアンプの電流−電圧変換増幅回路を用いた例を示して
おり、受光素子１６ａと、受光素子１６２Ｌからの光電
流を増幅するオペアンプ１６ｂと、フィードバック抵抗
’１９１　Ｒ１および増幅度切換スイッチ１６Ｃから構
成される。フィードバック抵抗Ｒ１ｌ　Ｒ２０は、それ
ぞれ測定視野に対応して設けられ、可変アパーチャ１５
の開口部面積に反比例して抵抗値が決定される。すなわ
ち、開口部面積が大きくなるとフィードバック抵抗を小
さくする。このフィードバック抵抗Ｒ４９，Ｒ２ｏヲ可
変アパーチャ１５の測定視野切換動作に連動させて切換
スイッチ１６Ｃで選択する。この結果、可変アパーチャ
１５の開口部面積が変化しても、受光部１６からは測定
視野面輝度に応じた光電信号が得られる。

得られた光電信号は、Ａ／Ｄ変換器１０でディジタル値
化てれ、表示部１１で輝度値として表示される。なお、
ミラー１４は対物レンズを通過した光の一部をミラー１
７．ファインダレチクル１８゜接眼レンズ１９からなる
ファインダ系に導く。ファインダレチクル１８には、可
変アパーチャの開口部に対応する表示が入れられ、測定
視野がファインダ内で確認できる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成で可変アパーチャを用
いて対象物ごとに測定視野を変化烙せながら対象物の輝
度測定を行なうには、測定面積に対応してあらかじめ増
幅度を設定し、これらの増幅度を個別に調整する必要が
あった。

さらに、測定視野の形状が異なる場合、特に測定視野の
形状が非対象な場合、受光部に保有すべき設定増幅度の
数が多くなり、受光部の構成が複雑になるという問題点
を有していた。

一方、受光部の増幅度を可変アパーチャの形状に応じて
比例的に変化させる方法もあるが、この場合、測定視野
の形状と面積の変化？受光部の増幅度に対応させるには
、複雑な構成が必要となる。

本発明は、上記問題点を解消するもので、可変アパーチ
ャの開口部面積を対物レンズ側を高反射率処理した可変
アパーチャ（例えば白色塗装したもの）を使用した光学
的手段を用いて自動的に検出し、この結果で輝度計の校
正、すなわち増幅度の決定を行なう輝度計測装置を提供
することｔ目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、非開口部の対物レン
ズ側を高反射率処理し、対物レンズの光軸に配置した可
変アパーチャと、可変アパーチャの後面に配置した受光
部と、可変アパーチャおよび受光部に対物レンズ側から
可変アパーチャの最大長よりも大きな径の平行光を光軸
て平行に照射し、その反射光を検出するアパーチャ径検
出部と、受光部出力からアパーチャ径検出部からの照射
成分を除去する減算回路と、アパーチャ径検出部で検出
した可変アパーチャの面、債に応じた増幅度で光電信号
を増幅する増幅度可変増幅回路とを備えており、アパー
チャの面積を光学的に検出することによりアパーチャ変
化に対して適切な増幅度全設定して輝度測定を行なうこ
とができるものである。

作用 本発明では、アパーチャ径検出部から可変アパーチャの
最大長よりも太きを径の平行光を対物しンズの光軸と平
行に照射する。照射光は可変アパーチャに入射し、可変
アパーチャの開口部外の高反射率処理により大部分が反
射されアパーチャ径検出部で検出される。可変アパーチ
ャの開口部に照射された光は、受光部の反射率が低いた
め吸収されてほとんど反射てれない。したがって、アパ
ーチャ開口部面積に反比例した反射光がアパーチャ径検
出部にフィードバックされる。ここで、アパーチャ径検
出部からの照射光レベルから反射光成分を除去し、アパ
ーチャ径に比例して信号を得る。一方、アパーチャ径検
出部から照射された光の一部は受光部で光電変換され輝
度信号に重畳される。この重畳分を減算回路で除去して
輝度信号成分のみとし、増幅度可変増幅器でアパーチャ
面積に応じて設定された増幅度で輝度信号を増幅し、輝
度値を正確に測定する。

実施例 第１図は本発明の実施例における輝度計測装置の構成図
を示すものである。第１図において、１は対物レンズ、
２は可変アパーチャ、３は受光部、４はアパーチャ径検
出部、８は減算回路、９は増幅度可変増幅回路、１０は
Ａ／Ｄ変換器、１１は表示部、１７はミラー、１８はフ
ァインダレチクル、１９は接眼レンズである。また、２
ａは再帰性反射層であり、ミラー１７．ファインダレチ
クル１８．接眼レンズ１９は輝度計測装置のファインダ
系を構成する。アパーチャ径検出部は、両面ミラー７と
投光部６と受光部６とから構成した例を示し、投光部６
は・・−フミラー６＆とレンズ６ｂと光源５Ｃとから構
成し、受光部６はレンズ６ａと受光素子６ｂとオペアン
プ６Ｃの電流−電圧変換増幅器とオペアンプ６ｄによる
減算回路を用いた例を示している。また受光部３は受光
素子３２Ｌとオペアンプ３ｂの電流−電圧変換増幅器に
用いた例を、減算回路８は、オペアンプ８＆の差動増幅
回路を用いた例を、増幅度可変増幅回路９は、フォトカ
ブラ９Ｎとオペアンプ９ｂの非反転増幅回路を用いた例
を示している。

第１図において、両面ミラー７は対物レンズ１の光軸上
に光軸と４６°の角度で対物レンズ１の光路の一部を占
有し、対物レンズになるべく近い位置に配置する。また
、可変アパーチャ２を対物レンズ１の光軸上て入射面が
光軸と垂直となるように配置し、可変アパーチャ２の対
物レンズ側に再帰性反射層２ａを設ける。さらに、アパ
ーチャ径検出部４のうち、両面ミラー７以外は、対物レ
ンズ１の光路外に配置する。

以上のように構成された本実施例の輝度計測装置につい
て、以下その動作を説明する。

測定対象を含む周辺視野は対物レンズ１によって可変ア
パーチャ２上に結像し、可変アパーチャ２の開口部形状
によって測定視野が限定される。

両面ミラー７の対物レンズ側に対物レンズ１から入射し
た光は、ミラー１７．ファインダレチクル１８１接！レ
ンズ１９からなるファインダ系に導ひかれ、可変アパー
チャ２の開口部の外周形状に合致したパターンをもつフ
ァインダレチクル１８で測定視野を確認することができ
る。すなわち、両面ミラー７によって、対物レンズへの
入射光の一部をファインダ側へ、他を可変アパーチャ２
側へ分離する。アパーチャ径検出部４内の光源６Ｃから
発せられた光は、レンズ６ｂで可変アパーチャ２の最大
長より大きな径の平行光に変換し、ノ・−フミラーｅｓ
ａｉ通じて両面ミラー７の可変アパーチャ２側へ照射す
る０両面ミラー７では、投光部６からの照射光を対物レ
ンズ１の光軸を中心とする平行光として可変アパーチャ
２を照射する。

ここで、両面ミラー７から発せられる光は受光素子３ａ
および６ａの検出波長域２含むものであればよい。

この結果、可変アパーチャ２には、アパーチャ検出部４
内の投光部５からの平行光成分（第２図で（イ）（ロ）
（／つに）で示す）と、測光対象視野および周辺からの
光が入射する。このうち、可変アパーチャ２の開口部に
入射する光は第２図で（ホ）（へ）で示す。

これらの入射光のうち、可変アパーチャ２の開口部に入
射した光（第２図で（ロ）ｅ→に示す）は受光部３内受
光素子３１Ｌに入射し光電変換される。また、開口部外
に入射した光は再帰性反射層２ａにより入射方向に選択
反射される。本発明は、上記反射光を検出し利用するも
のである。可変アパーチャ２の再帰性反射層２ａへ両面
ミラー７から平行に入射した光は、再帰性反射層の反射
特性により両面ミラー７へ平行光として反射され、さら
に両面ミラー了およびハーフミラ−６Δで反射されて、
アパーチャ径検出部４内の受光部６へ導びかれる。

ここで、可変アパーチャ２に対物レンズ１の光軸に平行
でない光が入射した時、すなわち測定視野内からの光が
入射した場合、第２図に示すように受光素子３ａの受光
面の鏡面性と再帰性反射層２ａによって両面ミラー７に
入射しない方向（第２図で（１−ＸＦ３（切に示す）に
反射され、アパーチャ径検出部では検出されない。

アパーチャ径検出部４の両面ミラー７からの照射光レベ
ルをＰ、照射面積ｋ　Ｓ、＋可変アパーチャの開口部面
積を８２．再帰性反射層の反射率をＲ１゜受光素子３ａ
の表面反射率をＲ２とすると、受光部６内オペアンプ６
Ｃの出力Ｖ、は、 Ｖ、＝に１・［ρ、（Ｓ、−３２）＋ρ２Ｓ２］・Ｐ　
　−・−（１）となる。ここで、Ｋ１　は両面ミラーお
よびノ・−フミラー６ａの反射率を考慮したオペアンプ
６Ｃの増幅度である。嘔らに可変アノく−チャ２が再帰
性反射層をもつのでρ、）Ｒ２が成立するため、Ｓ、≧
８２となるように照射面積を選択すれば（１）式は、■
、＝＝ρ１・（ｓ、−５２）、ｐ　　　　　　　　−・
−−−−（２）となる。

アパーチャ径検出部からの照射レベルｐ−６一定とする
と（２）式から、オペアンプ６Ｃの出力Ｖｌｋ”１．、
可変アパーチャ２の開口部面積Ｓ２に逆比例する。

オペアンプ６Ｃの出力はオペアンプ６ｄに印加され差動
増謳される。ここで、基準電源６ｅの電圧１ｖ。とする
と、オペアンプ６ｄの出力ｖ２は、Ｖ２＝に２−Ｖｏ−
に、　・Ｋ１−Ｐ−ｐ　、　（Ｓ、−３２）−＝（３）
となる。（曇式でに２ばＶ。入力の増幅度、Ｋ１は７１
人力の増幅度であり、Ｋ２・ｖｏ＝：に３・Ｋ、・Ｐ・
Ｒ１・Ｓｌとなるように、Ｋ２　＋　Ｋ３＋　ｖＯ＋Ｐ
ｋ選択すルト、ｖ２すなわち受光部６の出力は、 ｖ２　＝に＋　・Ｋ３・Ｐ　＋　””２　　　　　　　
−−（４１となり、アパーチャの開口部面積Ｓ２に比例
する〇一方、受光部３は受光素子３ｉＬに入射した光を
光電変換する。受光部３の出力をｖ３とすると、ｖ３＝
に４−３２−７−（Ｌ＋Ｐ）　　　　　　　−−−−−
−（６）となる。ここで、Ｌは測定対象視野の輝度レベ
ルに相当する光強度、７は受光素子３ａの変換効率、Ｋ
４はオペアンプ３ｂの増幅度である。

次に、減算回路８に受光部３からの光電信号ｖ５と、ア
パーチャ径検出部４からの光電信号ｖ２が印加される。

（４）　＋　（６）式において、”１”ｓ　’Ｐ　＋　
＝　Ｋａ　”　　　　　　　　　−−（８）となるよう
にオペアンプ６ｂの増幅度全調整すれば、減算回路８の
出力ｖ４ば、 Ｖ　　＝Ｋ　　・７・Ｓ２・Ｌ　　　　　　　　・・・
・・・（ηとなる。

さらに、減算回路８の出力は増幅度可変増幅回路９に供
給する。一方、増幅度可変増幅回路９にはアパーチャ径
検出部４の出力を入力し、フォトカプラ９ａの発光ダイ
オードＤ、への印加電圧とする。増幅度可変増幅回路９
の出力ｖ５ば、Ｖ　　＝Ｋ　　−Ｋ　　・７・Ｓ２・Ｌ
　　　　　　　　−＝−（８）となる。ここで、Ｋ５は
増幅度可変増幅回路９の増幅度を表わすものである。第
１図で、ア、＜−チャ径検出部の出力電圧ｖ２が上昇す
ると、フォトカプラ９ａ内の発光ダイオードの発光量が
多くなり抵抗Ｒ７が減少する。すなわち、Ｋ５は可変ア
パーチャの開口部面積Ｓの増減特性と逆比例の動作特性
を示す。発光ダイオードＤ１　の動作特性を直線性のあ
る部分に設定すれば（＠式は、Ｓ２の変化に依存しなく
なる。また、アパーチャ径検出部４の出力をダイオード
特性と逆特性をもつように変換すれば、ｖ２とＲ７の間
に逆比例の関係を保つことができる。この結果（８）式
は、 Ｖ　　＝Ｋ　　−７−Ｌ　＝に、−Ｌ　　　　　　　　
−−・・−・（９）と表わすことができる。ここで、Ｋ
６．に、は定数である。すなわち、可変アパーチャ２の
開口部面積に関係なく増幅度可変増幅回路からは、輝度
信号に対応した出力が得られる。

増幅度可変増幅回路９の出力はに／Ｄ変換器１０でディ
ジタル信号化され、表示部１１で輝度値として表示する
。

以上のように本実施例によれば、アパーチャ径検出部と
減算回路および増幅度可変増幅回路を設け、可変アパー
チャにアパーチャ開口部面積検出用の平行光を照射し、
対物レンズ側に設けた再帰性反射層を利用してその反射
光を検出するとともに照射光のうち受光部への入射光成
分を除去し、アパーチャ開口部面積に応じた増幅度を設
定し、受光部からの光電信号を増幅することにより、ア
パーチャ開口部の形状や面積を考慮せずに対象物の任意
の視野の輝度測定が実施できる。

したがって、アパーチャの形状や面積を急激に変化させ
たり、あるいは、連続的に変化させても、アパーチャの
開口部面積に比例した増幅度が設定でき、輝度計の校正
が容易となり、正確な輝度測定が行なえる。また、両面
ミラーで対物レンズの光路外からファインダ用光路の反
対側を使用して平行光を照射するので可変アパーチャへ
の対物レンズからの入射光を変化させずに開口部面積が
検出できる。実施例では受光部６の出力を増幅度可変増
幅回路９のフィードバックループのフォトカブラ９ａに
供給する構成としたが、受光部θ内オペアンプ６Ｃの出
力を増幅度可変増幅回路９内オペアンプ９ｂの抵抗Ｒ８
へ同様の方法でフィードバックしても上記と同一の動作
をす６゜第３図はアパーチャ径検出部の他の実施例を示
したものであり、投光部６と２つの受光部１２゜１３と
から構成する。投光部６から発せられた平行光は、ハー
フミラ−６ａで光路分離し、１つは両面ミラー７（■側
）へ照射し、他は受光部１２内のレンズ１２２Ｌ、受光
素子１２ｂ、オペアンプ１２Ｃの電流−電圧変換増幅回
路で光電信号に変換する。受光部１２０の出力は投光部
６からの照射光レベルに比例した値となる。

一方、受光部１３には第１図の実施例と同様に可変アパ
ーチャ２の開口部面積に逆比例した光量が入射する。受
光部１２の出力は受光部１３のオペアンプ１３ｄの非反
転入力に接続する。オペアン７’１３ｄでは、投光６か
ら照射てれた光から可変アパーチャ２からの反射光成分
を除去する。すなわち、可変アパーチャ２ａの開口部面
積に比例した信号が受光部１３から得られる。投光部６
の照射光レベルが増減すると、受光部１２および１３の
出力電圧が比例して変化する。このように、受光部１３
からは投光部６の出力光レベルの変化に関係なく可変ア
パーチャ開口部面積に比例した安定な光電出力が得られ
る。

本実施例では両面ミラーを用いたが、片面ミラーを併置
しても同様の効果が得られ、高反射率処理として再帰性
反射層を例に説明したが、白色塗装などでも同様の効果
が得られる。また、両面ミラーの対物レンズ光軸とのな
す角度を４６°　としたが、可変アパーチャへの照射光
が光軸と平行光になれば、角度１６．４５°以外でもよ
い。さらに、可変アパーチャの高反射処理が再帰性反射
層や拡散性反射層の場合、可変アパーチャへの入射角が
小さければ、照射光が平行光でなくても開口部面積の検
出精度を維持することができる。

発明の効果 本発明の輝度計測装置は、非開口部の対物レンズ側を高
反射率処理し対物レンズの光軸に垂直【配置した可変ア
パーチャと、可変アパーチャの後面に光軸に垂直に配置
した受光部と、可変アパーチャおよび受光部に対物レン
ズ側から可変アパーチャの最大長よりも大きな径の平行
光を光軸に平行に照射し、その反射光全検出するアパー
チャ径検出部と、受光部出力からアパーチャ径検出部か
らの照射成分を除去する減算回路と、アパーチャ径検出
部で検出した可変アパーチャの面積に応じた増幅度で光
電信号を増幅する増幅度レベル・福回路とを設けること
により、アパーチャの開口部面積の大きさに応じて輝度
信号の増幅度レベルを自動的に変化させることができ、
アパーチャ開口部の形状や面積の変化の影響を受けずに
対象物の輝度全正確に測定することができ、その実用的
効果は太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における輝度計測装置の構成図
、第２図は同実施例における光学系の拡大図、第３図は
同実施例におけるアパーチャ径検出部の他の例を示す構
成図、第４図は従来の輝度計測装置の構成図である。 １・・・・・・対物レンズ、２，１６・・・・・・可変
アパーチャ、３，６，１２，１３．１６・・・・・・受
光部、４°゛。 ・・・アパーチャ径検出部、６・・・・・・投光部、７
・・・・・・両面ミラー、８・・・・・・減算回路、９
・・・・・・増幅度可変増幅回路、１０・・・・・・Ａ
／Ｄ変換器、１１・・・・・・表示部、１４．１７・・
・・・・ミラー、１８・・・・・・ファインダレチクル
、１９・・・・・・接眼レンズ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名Ａ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｌ噛−−−−帰
−■」ヒΣ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）対物レンズと、この対物レンズの結像位置にあっ
   て測定範囲を制限し非開口部の対物レンズ側を高反射率
   処理し前記対物レンズの光軸に垂直に配置した可変アパ
   ーチャと、前記可変アパーチャの通過光を検出する受光
   部と、前記可変アパーチャに対物レンズ側から可変アパ
   ーチャの最大長より大きな径の平行光を照射し、前記可
   変アパーチャからの反射光を検出するアパーチャ径検出
   部と、前記受光部に接続し受光部に入射した光のうち、
   前記アパーチャ径検出部からの照射成分を除去する減算
   回路と、前記アパーチャ径検出部の出力をもとに増幅度
   を変え前記減算回路の出力信号を増幅する増幅度可変増
   幅回路からなる輝度計測装置。
2. （２）アパーチャ検出部を対物レンズと可変アパーチャ
   間の光軸中心上に設置し、かつ前記可変アパーチャの最
   大長よりも大きなミラーと、対物レンズの光路外から前
   記ミラーに平行光を照射する投光部と、前記ミラーから
   の反射光を検出する受光部とからなる特許請求の範囲第
   １項記載の輝度計測装置。
3. （３）可変アパーチャの非開口部対物レンズ側を再帰性
   反射層とした特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   輝度計測装置。