輝度関連測定機器のご紹介

印刷用ページを表示する　更新日：2022年6月1日更新

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輝度は、光源の明るさを表す心理物理量の一つです。テレビやスマートフォンなどに用いられるディスプレーの評価や、点字ブロックの識別性評価などに利用されます。ここでは、都産技研が保有する輝度関連の測定器について、測定事例などを含めご紹介いたします。

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輝度とは

輝度は、光源の明るさを評価する指標の一つで、単位面積あたりの光度（cd/m²、cdは光度を表す単位でカンデラと呼ぶ）で表されます。明るさを表す指標はいろいろありますが、輝度は人が光源そのものを見る用途の場合に用いられる指標で、テレビやスマートフォンなどのディスプレーのほか、光源の眩しさや太陽光に照らされた点字ブロックの視認性評価などにも利用されます。

一方で、光源が空間や対象物を照らす用途の場合は、照度（lx、ルクスと呼ぶ）などの指標が用いられます。同じ光源の評価でも、その用途や目的によって適切な指標を選択することが重要です。

以下では、輝度の測定に用いる各種機器とその測定事例をご紹介いたします。

照度と輝度の違いの図

図1　輝度と照度の違い

輝度を測定する機器

輝度を測定する機器を、一般的に輝度計と呼びます。輝度計には、大きく分けて単一点の輝度を測定する機器と、輝度の二次元分布を測定する機器があります。

図2に、都産技研が保有する単一点輝度計および二次元輝度計を示します。単一点輝度計は、ある特定の箇所しか測定ができませんが、精度が必要な測定や、JISなど定型的な測定を行うのに適しています。二次元輝度計は、ディスプレーの輝度ムラ測定や、最大輝度値の探索などに適した測定機器です。また、両者とも色彩測定用のフィルターを内蔵しているため、色度座標や色温度の測定も実施が可能です。

単一点輝度計（左）と二次元輝度計（右）の写真

図2　単一点輝度計（左）と二次元輝度計（右）

分光放射輝度とは

分光放射輝度（W/sr m² nm）とは、光の波長ごとの出力を、ヒトの目の感度によらず評価した量です。

分光放射輝度と輝度は、図3のような関係になっています。光源の分光放射輝度L_e(λ)に、ヒトの波長別視感度V (λ)を掛け合わせ、波長ごとに積算した後に最大視感度係数Kを掛けることで、輝度Lを求めることができます。

輝度は、ヒトが明るいと感じる波長の光（＝可視光）だけを積算して評価した量のため、紫外光や赤外光の評価や、細かい波長別の評価ができません。都産技研では、分光放射輝度を測定する機器を保有しており、輝度計では評価が難しい紫外光源や赤外光源の評価、青色光のリスクレベル評価^{参考文献1（外部リンク）,参考文献2（外部リンク）}などに利用することが可能です。

輝度と放射輝度の関係のグラフ
図3　輝度と放射輝度の関係

分光放射輝度を測定する機器

図4に、都産技研が保有する分光放射輝度測定装置を示します。輝度計と同様に、単一点を測定するものと二次元分布を測定するものがあり、二次元分布を測定する分光放射輝度計は、一般にハイパースペクトルカメラと呼ばれます。

都産技研では、ハイパースペクトルカメラを校正する技術^{参考文献3}（外部リンク）を有しており、分光放射輝度の絶対値を測定することが可能です。

単一点分光放射輝度計（左）と二次元分光放射輝度計（右）の画像

図4　単一点分光放射輝度計（左）と二次元分光放射輝度計（右）

測定事例

LED電球と白熱電球を輝度分布計およびハイパースペクトルカメラで測定した事例をご紹介します。

測定対象の外観は、図5左上に示すとおりです。図5左下は、ハイパースペクトルカメラで測定した特定箇所の分光放射輝度で、それぞれの光源が異なるスペクトルを呈することがわかります。図5（a）は、二次元輝度計で測定した輝度分布画像です。輝度のムラはありますが、同じ程度の明るさであることがわかります。一方、図5（b）、（c）、（d）はそれぞれ、ハイパースペクトルカメラで測定した450 nm、560 nm、900 nmの波長における放射輝度分布です。450 nmでは白熱電球の出力が弱く、900 nmではLED電球の出力がないことがわかります。

LED電球と白熱電球の外観および特定箇所の分光放射輝度ほか