光? における 測光 （そっこう、 英 :Photometry）とは、 ヒトの眼 に知?される 明度 の?点から 光 を 測定 することである ^[5] 。

人間の感?が基準となっている点で、光を含む 電磁波 の絶?的な量である 放射エネルギ? を測定する 放射測定 とは明確に?別される。しかし最新の測光では、放射エネルギ?をそれぞれの波長において、人の明度感?をモデル化した 比視感度 の光度??で重み付けすることができる。通常この??は 明所視 での感度分布であるが、同じ目的で 暗所視 での感度や他の??を用いることもできる。この重みづけは ?際照明委員? （CIE）や ?際標準化機構 （ISO）で標準化されている ^[6] 。

測光と眼 [ 編集 ]

人間の眼は 可視光 の波長範??でも、全ての波長に?して全く同じ感度を持っているわけではない。測光では、測定された放射エネルギ?をそれぞれの波長でその波長でのヒトの視?の感度を表す係?で重み付けをすることでこの違いを表現する。人間の眼の光に?する?答を波長??として標準化したモデルは、光度??として?えられる ^[7] 。さらに、同じ人間の眼でも明るい場所に順?した?態（明所視）と暗い場所に順?した?態（暗所視）では、?答の度合いの波長??はまた異なる。測光は通常明所視の?態に基づいて行われるため、月明かりや星明かりの下のような、色の違いを識別できない暗い環境下で測光を行っても知?された光源の明るさが正確に表されないことがある ^[5] 。明所視は3.4 cd /m ² を超える環境下での目の反?で、暗所視は2 × 10 ^?5 cd/m ² を下回る明るさで起こる。 薄明視 はこの制限値の中間で起こり、分光的な反?は特?づけられていない ^[5] 。

測光量 [ 編集 ]

電磁波の放射の?果を測定することが 科? における1つの分野になったのは 18世紀 末である。測定技術は?究中の?果によって?化し、??な名前が付いた ^[8] 。サ?モメ?タ?で測定された 赤外線 放射による熱の?果は、?エネルギ?や仕事についての放射の?位を制定することにつながった。そして人間の眼を?出器として使う方法では、人間の目の?答特性に重み付けされた測光の?位が制定された。また、 紫外線 に?する化?的影響の?究から、?位時間?たりの 光子 の?で表される?線量?光量測定の?位が生まれた ^[5] 。

その結果、測光の測定分野では多くの異なる測定?位が使用されている。なぜこれだけ多くの?位が必要とされているのか、また?換できないとされている?位間（例えば カンデラ と ル?メン など）でどうにか?換を行えないのか、ということはこの分野の初?者にとってよくある疑問である。これは、「重い」という 形容詞 は 重量 に?しても、そして 密度 に?しても使われうるが?者は根本的に違う?念であることと同じ考え方によって、「明るい」という形容詞が高い 光束 （ル?メンで表す）をもたらす光源についても、そして暗い背景に?して非常に?い範?のビ?ムで光束を集中させる光源や光（カンデラで表す）についても使われるが、?者は違う?念であることで?明できる ^[9] 。

光が三次元空間を?搬する方法のバリエ?ションの多さ（?散、集中、反射、?反射など）と、光が??な波長を含んでいることから、行われている測光の種類も?多くあり、それと同じだけ異なる?位や量も存在している。 例えば、?社のオフィスなどでは多?の天井埋め?み式の ?光? によって合成された高い光束によって明るく照らされている一方で、そのオフィスで使われている レ?ザ?ポインタ? は光束は非常に小さく部屋を照らすことは到底できないが一方向に限れば眼が眩むほどの明るさを持つ。この違いを1つの?位で表せないので、多くの異なる量や?位が現存している ^[10] 。

測光量と放射量 [ 編集 ]

光についての量には、測光量と放射量という2つの異なる?系が存在する。一方の?位?系に存在する全ての量は、もう一方の?系に??する量が存在する ^[5] 。例として、

• 輝度 （測光量）と 放射輝度 （放射量）
• 光束 （測光量）と 放射束 （放射量）
• 光度 （測光量）と 放射?度 （放射量）

測光量の?系においては全ての量が波長に?じて人間の眼の分光感度特性に重み付けされているが、放射量の?系では何にも重み付けされていない絶?的な光の量そのものを扱っている ^[11] 。例えば、 サル や人間の眼は赤色光よりも?色光に敏感なので、放射?度が同じ光源でも?色の光源の方が赤色光源より測光量の光束は大きくなる。さらに眼の感度を持たない可視光以外の波長では、どんなに?い放射でも測光量は0になる。例えば赤外線ヒ?タ?からの放射はわずかな赤色光の他はほとんどが赤外線であるため、1000 Wの暖房ヒ?タ?は1000 Wの放射?度を?際に放っているが、測光するとわずかな値のル?メンしか示さない ^[12] 。この感度は人間特有のもので、たとえば 昆? は紫外線にも感度を持つ種がある。

ワットとル?メン [ 編集 ]

ワット は放射束の?位で、 ル?メン は光束の?位である。ワットとル?メンを比較することは、放射?位と測光?位を比較するうえで役に立つ。

ワットは 電力 の?位であり、現代の人?は電球などの照明器具の明るさをワットで表記することに慣れている。この表記において電力は放出された光の量を計測しているのではなく、その照明器具が消費した電力の量を表している。それでも、一般家庭用の 白熱電球 はどれも似たような特性（同じエネルギ?スペクトル分布）を持っているため電力同士の比較は光量同士の比較と良く??しており、一般消費者にとっては電球の絶?的な光量は問題ではなく電球間の明るさの相?比較しか行わないためこの違いは問題にならない ^[13] 。

ワットは出力量の直接的な尺度にもなる。放射測定の?点で測定すると、白熱電球のエネルギ??率は80%で、?りの20%は光以外の形で失われる（ランプのベ?ス回路の抵抗など）。このため、60 Wの電球からの放射の?量は45 Wとなる。ここで注意すべきは、白熱電球の場合放射はほとんどが赤外線であることである。?際に白熱電球の用途としてほとんどは照明としてであるが、中にはひよこの孵化器のように熱源として使うこともある ^[14] 。照明の?点では白熱電球はほとんどを光源として役立たない赤外線として消費するので非?率である。?際、 電球形?光? は15 Wの消費電力で、60 W白熱電球と同じだけの可視光を放射できる ^[15] 。

一方でル?メンは測光における出力光の?位である。ほとんどの?の消費者は照明器具の明るさを電力ベ?スの?位で考えていたが、 アメリカ合衆? では?十年にわたり、電球の出力表示はル?メンで表記することが流通の上で要求されている。60 Wの白熱電球や、15 Wの電球型?光?はこのような?では900 lmと表記されて販?される ^[16] 。

ル?メンは1 Cdの 点光源 （ 英語版 ） が1 ステラジアン の範?に?える光の量として定義される。カンデラは SI基本?位 の1つで、1/683 W/ srの放射?度（1/683という値は、この定義に改められる前にカンデラの定義として用いられていた標準ろうそくの光度と?えるために設定された）になるような540 THz （波長で555 nmの?色光に相?し、人間の眼が最も感度のいい波長である）の?一波長の光源で定義される。これらの定義を組み合わせると、1/683 Wの波長555 nmの?色光が1ル?メンの光を?する ^[17] 。

これらの?係は?純な倍率では?換できないが、おおよそ60 Wの白熱電球や15 Wの電球型?光?が900 lmという目安で?く認識されている。この定義は1 Wの純?な555 nmの光が683 lmに相?するというだけで、他の波長については言及していない。理由は、ル?メンはあくまで測光の?位なので、ワットとの?係はその波長が人間の眼にどのように見えるかに依存するからである ^[18] 。極端な例だと、紫外線や赤外線は目に見えないのでそもそもル?メンには?えられない。1 Wの赤外線は0 lmなのである。可視波長の中でも光の波長は前述の光度??で重みづけされ、たとえば700 nmの赤色光は555 nmの?色光に?して0.4%の感度しかないため、1 Wの赤色光はわずか2.7 lmにしか相?しない ^[19] 。この重みづけの一部である電磁スペクトルの可視部分を合計しただけであるので、ル?メンの?位からは色は分からない。

測光の技術 [ 編集 ]

測光は、光に?たると種類によって??なプロセスで電?信?を?する、 光?出器 と??される?置を用いて行う。この?出器の?用先として簡?なものには、ある一点に入射する光の?量を測定する 光度計 や、周?の明るさに?じて照明器具のスイッチを切り替える自動点??置などがある ^[20] 。

照明器具の業界などではさらに複?な形態の測光が行われている。たとえば、測定?象の照明を中心に配置し、それを全方位から覆う大きなグロ?ブ?の測定器で照明の光の 指向性 を測定する球面光度計（ 積分球 ）などがある。また、同?の測定が、照明の周?を3軸で回?し照明からの光を全方位から測定するタイプのフォトセルも使われている ^[21] 。

照明器具を ゴニオフォトメ?タ? （ 英語版 ） や回?ミラ?式光度計で測定することで、測定する照明を点光源と近似して見なせる十分な距離を一定に保った?態で測定できる。ゴニオフォトメ?タ?は回?する2軸テ?ブルでフォトセルに?する照明の向きを?化させ、回?ミラ?式光度計はすべての方向における照明の光をモ?タ?が??された回?鏡でフォトセルに向けて反射させる。いずれの方法でも、集めたデ?タから得られた光度は照明設計に利用される ^[22] 。

非SI?位での測光の?位 [ 編集 ]

輝度 [ 編集 ]

• ランバ?ト (?位) （L）- 1 L= ${\displaystyle {\frac {10^{4}}{\pi }}}$ cd/m ² （約3183.1 cd/m ² ）に相?する。
• スチルブ （sb）- 1 sb=10 ^-4 cd/m ² に相?する。

照度 [ 編集 ]

• フットキャンドル （ 英語版 ） （fc）- 1 fc=10.76 lxに相?する。
• フォト （ph）- 1 ph=10 ⁴ lxに相?する。

?連項目 [ 編集 ]

• 光源の一?
• フォトメトリア （ 英語版 ）
• 測光_(天文)
• 放射計
• 反射率
• 分光器
• カラリメトリ?
• TTL露出計

脚注 [ 編集 ]

外部リンク [ 編集 ]

• Nist.govによるPhotometry
• Radiometry and photometry FAQ
• Visualization and calculation of photometric quantities