照度計の基本的な原理や構造について解説

照度計

ここでは照度計がどのような測定器で、どのような方法で測定を行うのか、その使い方についても紹介していきます。

照度計について

「照度計」は「光度計」とも呼ばれる、測定器の一種です。
まずは照度計とは何者なのか理解していきましょう。

照度計は光の強さを測定する

照度計は光の強さを測定し、数値化するものです。
具体的には、照らされる面の明るさを数値化するため、単位面積当たりの光量を測ることになります。

一般に「光」と言う場合、可視光のことを指します。しかし厳密には光は電磁波のひとつであり、その電磁波の持つ波長の違いによって人間の目に見えるかどうかが違っているだけです。そのため赤外線や紫外線などの電磁波をどれだけキャッチするのか、逆にキャッチしないのか、ということも測定器の重要な特性になってきます。

照度計の構成

照度計はフォトレジスタやフォトダイオードを使ったものが多く、これらの素子によって検出した光を、その後電子回路を通してデジタル表示できるようにしています。

電子部品におけるレジスタとは抵抗素子のことです。
そしてフォトレジスタは、光に反応して電気抵抗が変化する特性を持った部品のことで、素子に入射してきた光の強度が強いほど電気抵抗は低下するようになっています。
照度計のほかカメラの露出計、街灯や警報器などにも利用されています。

フォトダイオードは光の検出ができるダイオードで、フォトレジスタ同様、カメラの露出計やテレビリモコンの受信装置などにも利用され、血液中のガス濃度検出といった医学用途でも使用されています。

多くの照度計ではこうした部品で構成された受光部を備えています。

受光部の基本的な構成は以下の図のようになります。

照度計構造

周囲から照射された光は半球状の拡散版、そしてフィルタを通り受光素子へと飛び込みます。

測定の原理

フォトレジスタやフォトダイオード、どちらを使った照度計でも測定の原理として「光電効果」利用されています。ある物質が光を受けると電流が流れる、という効果のことです。

そのため、受光素子を電子回路に接続すれば、電流の有無によって光を受けたかどうかが判断できます。
さらに光量に応じた電流値になるため、その光量の大きさも知ることができます。

照度計回路

図の上が測定器本体、下が簡略化した回路を表しています。各図の「GLOBE」は対応しており、受光部、そして表示部へと連結しています。

照度計の使用方法

照度計の使い方について見ていきましょう。

基本的な使い方

上の図で示した照度計のようなシンプルなものだと測定の方法もとても簡単です。電源をONにし、受光部分に光を浴びせるだけですぐに数値が表示されます。
ただし、ゼロ調整(ゼロアジャスト)で基準を定める必要があるでしょう。

その後は製品によっても差がありますが、よくある機能としては光量の記録を残すことや、安定しない表示を固定させるホールド機能などが挙げられます。

使用上の注意

多くの照度計は受光部分内での照度分布が一定であるとの前提条件で測定が行われています。つまり、ピンポイントで光が照射されているような場合、製品によっては正確な測定ができない可能性があります。特に光束が小さくビーム上のもの、レーザー光などの測定は使用する製品が対応しているかどうか確認してから行う必要があります。この場合光の入射位置によって表示される値が大きく変化するでしょう。

また、測定時に自分から反射された光が測定に誤差を生じさせることも起こります。測定者の皮膚や衣服などで反射された光が受光部分に混入することがあるのです。測定器との距離や位置関係に注意しなければなりません。また、単に自分からの反射光に注意するだけでなく、周囲の壁からの反射光なども測定したい場合には、自分が反射光の邪魔にならないようにも配慮が必要です。

さらに他の光が混入しないよう測定器を光源に近づけたとしても、別の問題が生じてしまいます。光源との距離は近すぎると誤差の要因となるのです。このことは、光源からの距離が近いことによって同一光源から放出された光束が、異なる角度で受光部分に入射してしまうことに由来します。近づきすぎず、自分の影響も受けない適切な距離を保って測定しなければなりません。

照度計の製品例

HIOKI「FT3425」

照度計製品1

出典:HIOKI

上の例でも紹介した照度計で、こちらはJISの認定も受けて高い信頼性を持つ製品です。LED証明の測定にも対応、Bluetooth対応、データをスマホ等に送信することもできます。価格は65,000円です。

シンワ測定「セパレート式デジタル照度計78747」

照度計製品2

こちらはセパレート式になっており、測定時に液晶の表示を見ながら受光部分を光源に向けるなどの操作が可能です。そのため柔軟な測定ができるという特徴を持ちます。測定中の最大値を固定表示、レンジ切り替えなどの機能も備えています。価格は11,000円となっています。

まとめ

照度計の多くはハンディタイプでシンプルな構造をしています。しかしより高精度、高性能のタイプだと据置型の製品や、別の要素も兼ね備えたものもあります。

簡単に光量を測りたいのであればここで紹介したような簡易型の製品を選んでも、適切な方法で行えば精度良く光量が測れるでしょう。

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ライター紹介
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YuKi

元メーカー勤務の開発員、現フリーランス。Web系エンジニアや気象予報士、ライターなどとして幅広く活動。

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