光度測定と光度計

人間の視覚は光に依存します。光は、眼内の表面から反射し、角膜および瞳孔を通過して網膜上に画像を形成します。目は非常に広い範囲の光の強度に敏感ですが、低いレベルでは細部を識別する能力を失います。そのため、手術、測定、または組み立てのような精密作業は、明るい光の下で行うのが最適です。

不十分な照明の下での作業は、疲労と間違いを引き起こします。光のレベルが低い環境下での産業事故がよく知られています。さらに、良い照明は、より良く見せることや質の高い写真を撮ることに重要です。光度測定のための技術情報を、このテクニカルガイドでは次のように説明いたします:

光は、波のように宇宙を進む電磁エネルギーの一種です。マイクロ波やX線のように、これらの波は波長と周波数を持っています。違いは、人間が400〜700nmの波長のエネルギーを感知してイメージに変換できる受容体を所有していることです。

個々の波長は異なる色に対応します。約420nmの波長の光は青色、525nmは緑色、635nmは赤色と知覚されます。より長い波長は赤外線（熱として感知される）と呼ばれ、より短い波は紫外線やその後のX線になります。

熱に基づく光源（「白熱光源」）は、すべての波長にわたって電磁エネルギーを放射するため、白色のように見えます。その光の中の波長の実際の分布は、光源の温度に依存します。蛍光灯は、ガラスまたはチューブ上のコーティングからの蛍光の結果としてのみ白色に見え、LEDは1つの特定の波長でのみ発光します。

白熱電球のフィラメントのような光源は、あらゆる方向に光を発します。放射光の球の中央に位置します（それが光の単位がステラジアンを参照する理由です）。放たれた全ての光の総エネルギーは、「光束」と呼ばれます。

基本的な光の単位はカンデラで、1つのろうそくの光です。より正確には「540×1012ヘルツの周波数の単色放射を放射し、その方向に放射光強度が1/683ワット毎ステラジアンになります。」

1カンデラあたりのステアラジアンは、人々が最もよく知っている光強度の尺度である内腔と呼ばれています。しかし、光強度を測定する上で最も重要なことは、表面上に落ちるルーメンの数であり、ルクスで表されます。したがって1ルクスは1平方メートルあたり1ルーメンであり、これは光源からの距離に関連した明るさです。 （米国では、フート・キャンドル単位で強度を表現するのが一般的です.1フットキャンドルは1平方フィートあたり1ルーメンに相当します）。

要約すると、光出力はルーメン単位で表されますが、光強度は1ルーメン/平方メートルまたはルクス単位で測定されます。

写真撮影スタジオ光量を測定する主な理由は、照明の最小基準が満たされていることを保証し、写真撮影および撮影時の適切な露出時間を測定することです。以下には、一般的な4つの測定が必要な状況を紹介します。

1. 人間工学と安全

最低限の照明レベルは、多くの環境で推奨されています。建設や造船所などの一部の施設では、OSHAの要件が非常に限定されていますが、一般的な産業用途や作業範囲ではOSHAではANSI / IESNA RP-7-2001規格「Practice for Industrial Lighting.」を参照しています。

いくつかの組織では、光度は、落下または他の事故の後に反応的に測定されますが、より慎重なアプローチは、照明の調査を行い、職場全体の光のレベルを記録することです。エリアが最小許容レベルを下回っている場合は、改善計画を実施することができます。

2. 写真撮影と映画撮影

光の強さは写真撮影の重要なポイントです。光が弱くなると、撮影者は露出時間を長くするか、レンズの絞りを開けることがあります。現代の多くのカメラは測光機能を内蔵していますが、特にスタジオ撮影やポートレート撮影では、被写体周辺の光レベルを知ることが有効です。

光レベルを知ることは、映画撮影の再現性を確保するのにも役立ちます。光レベルを測定することにより、カメラマンは一貫した結果をもたらし、映画の連続性が維持されるようにすることができます。

3. 天気のモニタリング

多くの光度計は白熱灯のために構成されていますが、屋外での簡単な比較には利用できます。例えば、夏と冬至の間の強度の差を示す記録を作ることができます。また、ソーラーパネル設置に指定された領域の光強度をマッピングすることは、パネルの最適な位置を決定するのに役立ちます。農業に携わる人々は、温室内の光度が低い場所を特定することによって利益を得ることができます

4.シアターセットとインテリアデザイン

光の強さの違いは、視聴者の注意を向ける効果的な方法です。セットデザイナーは、特定の小道具や俳優を1つのシーンの陰影にして、次のシーンのために強調したいことがあります。同様に、インテリアデザイナーは、特定のルック・アンド・フィールを作るために強度の違いを使用します。光レベルを設定することで、特定のルック・アンド・フィールの再現性を確保するだけでなく、視聴者が俳優の特徴を見るのに十分な光があることを確認することもできます。

光は、光子のエネルギーが電荷に変換されるセンサー上に落ちます。表面に当たる光が多いほど、より多くの電荷が蓄積されます。一般的に言えば、この2つは相関関係があり、測定電子回路の校正により、電流または電圧がルクス値に変換されます。

複雑な話ですが、人間の目は、すべての波長の光に対して等しく敏感ではなく、緑色に対してより高い感度を有します。したがって、同じ明るさの青色光と緑色光が1メートルに当たった場合、元のルクス値は同じであるかもしれないが、人間の観察者はより多くの緑色光を知覚します。これに対処するために、ルクスメーターは、国内のタングステンフィラメント照明のスペクトル分布を持つ光を受けるように構成されています。これは、CIE標準イルミナントAと定義され、輝度の人間の知覚とよりよく相関するように元の輝度測定値を調整する。 CIE標準イルミナントAは、白熱電球を使用するすべての用途に使用することを推奨します。

屋内作業環境の回転計および光測定用の頑丈なハンドヘルド環境計は、光強度を測定するための使いやすいハンドヘルド機器として設計されています。 CIE標準光源Aに基づいて、これらのユニットは、白熱電球の分野での使用に理想的であり、1〜200,000ルクス（0〜18,580フート・キャンドル）の測定範囲で小さな誤差で蛍光灯の下で読み取り値を提供します。

これらの機器は、屋内作業環境での光レベルの確認、写真撮影、舞台セットデザイン、インテリアデザイン、映画撮影などを必要とする人に理想的です。屋外で使用することができますが、CIE較正のために正確な輝度値ではありません。