☆訪問者からの声

過去帳　No.9（2005.04まで）

　訪問者からの声（現在）に戻る

　

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●訪問者の声（2004.02〜2005.04）

　

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No.450【環境に対する自発光体輝度についてご質問のKaさん（2005.04.19）】

　明日(4/20)から開催される「第1回Display2005（国際フラット

パネルディスプレイ展）」を前に、新製品情報がいくつかありま

したが、三菱電機が輝度が1000cd/m2の12.1型の液晶を発売する

記事がありました。

　

☆ニュースリリース

　http://www.mitsubishielectric.co.jp/news/2005/0412-a.htm

　

　そこで、ふっとこのサイトを思い出したのですが、環境に対する

自発光表示機の最適輝度について、どの程度研究されているかご存

知ないでしょうか？

　

　たまたま目にした月刊ディスプレイの記事('05/２月号)で、実

使用環境下における視認性の改善という記事の中で、「外光下での

最適な反射性能がどのようなものであるか、人間工学的な見地から

検討を進めてゆきたいと考えている。」という記載があり、意外と

研究されていない分野なのか、とも感じています。

　

　また、人体への安全性＝アイセーフティについて、研究されてい

るのかご存じないでしょうか？

　

　単純に、「1000cd/m2で作業したらまぶしそう」という感覚からの

質問ですが、あいまいな質問で申し訳ありません。

　

　

→【安藤回答2005.04.22】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

>　　　そこで、ふっとこのサイトを思い出したのですが、環境に対する

>　　自発光表示機の最適輝度について、どの程度研究されているかご存

>　　知ないでしょうか？

→

申し訳ありませんが、その関係はあまり深くは知りません。

夜はともかく昼間に見る大型ディスプレーは高輝度でないと太陽光下では

まったくみずらいので高輝度の表示装置は必要であろうと考えます。

高輝度表示と環境は何を着眼にして論ずるかによって研究の内容が変わっ

てくると考えます。

現在は、感覚でよく見える、見えないと論じているように思えます。

　

>　また、人体への安全性＝アイセーフティについて、研究されてい

>　るのかご存じないでしょうか？

→

環境工学とか都市工学、人間工学の研究テーマだと思いますが、私の関係

でこれらを詳しく研究されている人が見あたりません。

ディスプレイ工学ではこれらのことをやられている人がいらっしゃるかも

知れません。

最近話題になっている「愛・地球博」ではディスプレーが華やかで、これら

の世界では輝度などを吟味しながらデザインや設計を行っています。わたし

は、この世界のシステムデザイナーを知っていますが、彼らがデザインする

ビジュアルディスプレーは経験的なもののようで学問にはなっていないよう

です。欧米ではこうした関係の専門家がいると思いますがよくわかりません。

　

>　　単純に、「1000cd/m2で作業したらまぶしそう」という感覚からの

>　　質問ですが、あいまいな質問で申し訳ありません。

→

周りが明るければまぶしくないから、なんとも絶対的なことは言えません。

最近のLEDによる交通信号は、夜はとてもまぶしくて、夜になったら輝度を落

とせば良いのにと思っています。

LED発光は、制御のためにパルス発光しているのでパルス発光の発光時間を変

えれば自由に明るさが調整できるのに、そうしていないのは不思議です。

　

　

以上ご参考までに。

　

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No.449【X線イメージャの経年変化についてご質問の会社員T.T.さん（2005.04.12）】

はじめまして。T.T.といいます。

輝度値について検索しているうちに

こちらのページにきました。

私は医療機器メーカーの地方代理店で

保守の仕事をしています。最近取り扱っ

ている装置が高精細イメージアンプリファ

イヤーと高解像度カメラ（ES4.0E)を使用

しているので、いろいろと興味を引く内容

が沢山あるし勉強になります。

（まだ全て見たわけではありませんが）

そこで質問です。

イメージアンプリファイヤーの経年変化を

管理する為に定期的に輝度測定を行って

いて、その際、ＥＶ値をcd/m2に変換して

います。スポットメーターの説明書に記載

されているこの変換表はどのような規則

に基づいて作成されているのでしょうか？

（要するにＥＶ値とcd/m2の関係）

スポットメーターのＩＳＯ設定によっても

変わりますよね？

もしご存知でしたら教えて頂けませんで

しょうか。

よろしくお願い致します。

　

　

→【安藤回答2005.04.13】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

>　　最近取り扱っ ている装置が高精細イメージアンプリファ

>　　イヤーと高解像度カメラ（ES4.0E)を使用

>　　しているので、

→

ES4.0Eは、私のよく知っている製品です。

医療用のX線イメージャに取り付けてお使いの様子と解釈しました。

　

>　　ＥＶ値をcd/m2　

>　　スポットメーターの説明書に記載

>　　されているこの変換表はどのような規則

>　　に基づいて作成されているのでしょうか？

>　　（要するにＥＶ値とcd/m2の関係）

→

EV値はExposure Valueの略で、次の式で定義されます。

　　EV = log2 (F^2/T）

これは、レンズ絞り値と露出時間だけで求まる値です。

詳細は、「高速度カメラ入門Q&A」

<http://www.anfoworld.com/Highspeedcameras.html>

Q109.　写真撮影に使われる露光指数のEVって何？

で詳しく触れています。

EVというのは、レンズ絞りと露出時間だけで決まるので、ASA（ISO）感度

を換算したカメラの撮影適正露光を求めるには、ASA（ISO）感度を求めた

定義からASA（ISO）感度とEVの関係を決めておく必要があります。

照度と適正露光の関係は、

「高速度カメラ入門Q&A」

<http://www.anfoworld.com/Highspeedcameras.html>

Q108.　高速度撮影にはどれだけの光量が必要なの？

で触れています。

照度と輝度の関係は、

「光と光の記録」

<http://www.anfoworld.com/Lights.html>

■　照度と輝度について

で触れています。

　

X線イメージャ（イメージインテンシファイア）は、X線を扱っているので、光

電面や蛍光面の劣化が大きいと思います。決められたX線量を入射させて、I.I.

（イメージインテンシファイア）の蛍光面の輝度を求めて履歴を取っておられ

るのだと想像します。

お仕事頑張って下さい。

　

以上ご参考までに。

　

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No.448【電力と明るさの関係についてご質問の会社員A.O.さん（2005.03.30）】

1WのLEDライトと3WのLEDライトが売っているとします。この二つのLEDライトの明る

さは、電力量が3Wの方が1Wの３倍なので、明るさも３倍の明るさが有るのですか？　

LEDライトだけでなく蛍光灯の場合も、20Wと40Wがあるとき、40Wの方は20Wの２倍の

明るさになりますか？素朴な質問ですが、教えて下さい。よろしくお願いします。

　

　

→【安藤回答2005.03.31】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

　消費電力は発光能力に比例するか？というご質問と解釈しますが、イエ

スがノーかという大英断を下すならイエスです。

電気の消費電力に比例して発光出力は増大します。

　細かくいうと、ランプの種類によって違います。白熱電球の光が10Wあ

たり10の光が出ると蛍光灯は10W当たり25の光が出ます。

　また、蛍光灯によっても蛍光面材料の進歩で効率よいものが出てきてい

ますからすべての蛍光灯は同じ消費電力ならおなじ光を発光するとは限り

ません。発光効率のよい蛍光灯の開発が日夜続けられているはずです。

　こうした光源の効率の目安は、発光効率（ルーメン/W）で表されます。

電力1Wあたりにどれだけの光束（ルーメン）が発生するかというもので、

電力の効率の良い光変換の目安になります。

　現在の所、電力に比して効率のよい光を発光する光源は、ナトリウムラン

プ、高圧水銀灯、HMI（メタルハライド）ランプ、低圧水銀灯（蛍光灯）、

発光ダイオード、EL（エレクトロルミネセンス）などです。

　

以上ご参考までに。

　

　

--------------------------------------------------------

No.447【撮像面が受ける熱量についてご質問の会社員jjさん（2005.03.16）】

はじめまして、jjと申します。

　

400度Cの溶融/発光しているガラス溜りの80x60mmを視野として、400mm離れた所から

撮像面8.8x6.6mmで観察した時、撮像面が受ける熱量(赤外線量?)はどのように計算

されるのでしょうか、お教えください。

　

　

→【安藤回答2005.03.18】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

400℃のガラスがどのようなエネルギーを放射しているのかさだかであり

ませんが、おそらくプランクの放射則を当てはめればエネルギー量がもと

まると思います。

カメラはレンズを通して放射エネルギーを検出しますので、青から近赤外

までのエネルギーしか検出できません。

使用するレンズと撮像素子の感度特性から検出波長とゲインを求めます。

80x60mmのエリアを8.8x6.6mmの素子に400mm離れた所から投影させ

るわけですから、レンズ焦点距離はf35mmになります。

レンズの口径比（絞り）によって入射するエネルギーの量が決まり、F1.4

の明るさで被写体からの1/54のエネルギーが撮像面に集まり、F2.0で1/108、

F2.8で1/216のエネルギーが集まります。

　

ざっと見て、可視光から近赤外の100分の1程度が撮像面に集まると考えて良

いと思います。

　

以上ご参考までに。

　

　

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No.446【紫外線光の検出についてご質問の会社員kawaさん（2005.03.14）】

お世話になります。某化学メーカーで勤務しておりますkawaと申します。

hpの内容は私には難解なものでしたが、〔光〕のエキスパート様のようなので

お教えいただけたらと思いまして質問させていただきます。

　

担当のプラントでは空気加熱用のバーナーがあり、炎監視装置としてウルトラビジョン

を設置しております。当バーナーはＡ重油燃焼、水素燃焼を切替て使用するものな

のですが、水素燃焼ではウルトラビジョンが炎検出するのですが、Ａ重油燃焼の

際にある一定の熱負荷領域では炎検出しないことが度々生じております。

　

ウルトラビジョン（ＵＶ光電管？）の動作原理及び水素、重油燃焼の炎の違い（明

るさ？紫外線量？）、炎検出トラブル対策等知見がございましたらよろしくお願い

いたします。

　

　

　

→【安藤回答2005.03.15】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

ウルトラビジョンは、初めて聞いた製品なので参考になるかどうかわかりま

せんが、ご連絡します。

私が調べたところ、ウルトラビジョンは、215nmの紫外領域に感度ピークを

持つ紫外線ディテクタで可視領域には全く感度をもたないもののようです。

装置は防爆構造になっていて、石英ガラス窓を通して紫外線を検出して電気

出力を出すものと察しました。

紫外発光は、重油系燃料よりも、水素の方が多くのエネルギーを出すこと

が知られています。

重油系燃料では、C-Hの結合が多いため、この結合を熱分解してCとHにす

るためほとんどが赤外から赤色のエネルギー放射となり、CとHが分解され

た後に青色発光や紫外発光が出てくるようです。

方や水素はHのみの反応ですからH2とO2の反応で、紫外に多くの放射エネ

ルギーを放出します。

　

この観点から、ウルトラビジョンはたくさんの紫外発光検出を得意として

おり、重油などの紫外放射が少ないものに対しては不利な立場にあると考

えます。

製品納品時には重油での発光検出ができていたのであれば、観察窓（石英）

の汚れや劣化、検出素子の経年劣化が考えられ、微弱な紫外エネルギーの

検出が難しくなっていると考えられます。

　

以上、わたしのわかる範囲で回答申し上げます。

　

　

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No.445【ツェルニー・ターナー分光器についてご質問の会社員S.S.さん（2005.03.07）】

S.S.と申します。

　

AnfoWorld をいつも興味深く拝見させていただいております。

「光と光の記録」も購入して、参考にしています。

最近、光学系の仕事をすることになり勉強しているところです。

その関係で、出版されている光学関係の本も何冊か読んでみましたが、初心

者がつまずく素朴な疑問に対して書かれている本はあまりありません。

身近にアドバイスを受けられる先輩がいれば直ぐに解決するような問題も、自

力で答えにたどり着こうとすると、かなりの労力を強いられます。最近はインタ

ーネットがあるので、有用な情報にヒットする場合もありますがいつもうまくいく

とは限りません。

そう言った意味で、AnfoWorld は初心者にも分かりやすい解説がされていて

大変素晴らしと思います。このようなＷｅｂを作ってもらって感謝しております。

　

私の本業は光電子増倍管の評価なのですが、異分野の人達がが互助的にア

ドバイスし合える場があればれば良いのにと感じています。

　

さて、今日Ｗｅｂを拝見していたら「分光器の基本配置」がアップされていることを

知り早速読んでみました。最近、分光器の設計について調査しているため参考に

なりました。以下の、ツェルニー・ターナー式分光器に関する説明で

「多くの場合、スリットの巾より回折格子の性能が良いため...」は回折格子の性能

が悪いための間違いではないでしょうか。もし、そうでないならばもう少し詳しく説

明して頂けないでしょうか。

　

「回折格子の性能が射出スリット上で100um巾よりも分解能が良かったとすると

100um巾のスリット上には別の波長成分も重なってしまいます。多くの場合、

スリットの巾より回折格子の性能が良いため、分光器の波長分解能は射出ス

リットのスリット巾で決定されます。」

　

ホームページの運営は大変でしょうか、これからも頑張ってください。

　

　

　

→【安藤回答2005.03.14】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

ご返事遅れまして申し訳ありません。

うれしいお便りありがとうございます。

ご質問とご指摘の件、よくわかりました。

　

>「多くの場合、スリットの巾より回折格子の性能が良いため...」は回折格

>子の性能が悪いための間違いではないでしょうか。もし、そうでないなら

>ばもう少し詳しく説明して頂けないでしょうか。

→

この箇所の記述が少し曖昧でした。スリットの巾と回折格子の二つの性能比

較をする記述は正確ではありませんでした。

分光器の性能で一番大事で大きく左右されるものは、回折格子の刻線巾です。

これがいかに精度良く細かく切られているかで分光波長分解能が決まります。

回折格子によって回折した光は一定の距離（L）を空けた所で光電素子で特定

の光を検出しますが、距離（L）が短いと十分に光が回折されないためせっか

く性能の良い回折格子を使っても希望する波長が分離できないことになります。

射出スリットは、回折した光をマスキングして希望する光だけを光電素子に導

く働きがあり、回折格子の性能と素子を置く位置（L）によって最適なスリッ

ト巾が決まります。素子が置かれる位置（L）は、分光器の場合、集光球面鏡

の焦点位置となりますから

L = f + 回折格子から球面鏡までの距離

となります。焦点距離fが長いものが回折光の拡がりが大きくなるので波長分

解能が上がることがわかります。

　

分光器の波長分解能と射出スリット巾の関係は、以下の式で表されるそうです。

　

Δλ = Δχ（d・cosβ）/（κ・f）

　Δλ：分光器の検出波長分解能

　Δχ：射出スリット巾

　d：回折格子刻線の溝巾

　β：回折格子面に対する入射光と回折光の角度

　κ：次数

　f：分光器の集光球面鏡の焦点距離

　

この式は、溝が細かいほど、回折角度が大きいほど、次数が高いほど、球

面鏡のfが長いほど、そしてスリット巾が狭いほど分解能が上がることを示

しています。

ここで、Δχを小さくしていけば理論上はどんどん分解能が上がりそうです

が、実際はある巾以下からは性能がでなくなるそうです。スリットでの回折

による問題とか球面鏡の面精度などが影響しているものと考えられます

（もちろん入射スリットのスリット巾とマッチしていなくても精度はでませ

ん）。　マイクロメータによるスリット巾では0.05mm（50um）程度が限

界ではなかろうかと思います。

回折格子の性能を十分に引き出すため、球面鏡の焦点距離fを決め（あまり長

い焦点距離のものは暗くなる傾向にあり、面精度も難しい）、分光器の性能が

十分に引き出せるように入射スリット巾、射出スリット巾を決めています。

　

昨今では、光電素子にCCDリニアアレイセンサー（6um程度）が取り付けられ

るので、スリットの代用となり、これは射出スリット以上の性能を持ちえます。

これを使うと、射出スリットによる回折が起きないので、精度は入射スリット

巾に依存するようになります。

　

ご質問の件は、近くホームページにアップしておきます。

ご不明の点がありましたら、またご連絡いただければ助かります。

お問い合わせありがとうございました。

　

　

早々

　

　

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No.444【面光源の発光効率についてご質問のS.F.さん（2005.02.15）】

お世話になります。SFと申します。

初心者には少し難しいですが、他に例を見ないほど充実したホームページで

感動しております。ありがとうございます。

　

質問させてください。

（背景）

現在、液晶用バックライトなど面光源の発光効率の計算を試みています。

発光効率を算出する式は、測定機器メーカより以下の式を得ました。

η＝π×輝度（cd/m2)×発光面積(m2)/（電流×電圧）

（質問）

面光源の場合、式にπが出てくるのはどうしてでしょうか？

　

お忙しいところ、お手数ですが、ご教示よろしくお願いします。

以上

　

　

　

→【安藤回答2005.02.15】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

私のホームページを訪問され、ご質問される方のほとんどが、「輝度」の考

え方の理解に苦しんでいらっしゃる方です。私自身も輝度という考え方がわ

かるようになったのは、光を扱うようになって随分と経ってからでした。

それだけ、輝度という考え方は難しいものです。

今回のご質問も、輝度に関連したものでした。

　

>　　面光源の場合、式にπが出てくるのはどうしてでしょうか？

→

簡単に言うと、

　　π×輝度（cd/m²)

という式で、面光源の光束発散度を求めています。

光束発散度というのは、単位面積から放射される光束を示します。

従って、π×輝度（cd/m²)　で導かれる光速発散度の単位は lm/m² とな

ります。この式が成り立つのは、面光源が「完全拡散面」であるという大

前提があります。

完全拡散面という概念が登場して、初めて輝度の定義ができました。

　

　完全拡散面というのは、良質の乳白色ガラス（オパールグラス）、厚く

塗布された酸化マグネシウム、硫酸バリウム、澄み切った青空、一様に雲

のかかった空などがこれにあたります。こうしてみるとこの世に存在する

完全拡散面は意外と少ないことになります。ましてや、視認性が悪いと言

われている液晶画面の発散などは完全拡散面にほど遠いことがわかります。

ですが、そんなことを言っていては計算にのらないために、光束発散度の

考え方を拝借して、これに面光源の面積をかけて、面光源から放射される

全光束（ルーメン）を求め、この全光束が電力（電流X電圧）とどのよう

な割合になっているかを効率として表そう、という考え方で、

　　η＝π×輝度（cd/m²)×発光面積(m²)/（電流×電圧）

が導かれたのだと考えます。

　πは、3.14159の円周率ですが、この式で用いるπは角度（立体角）

を意味しています。立体角に放射される光束を意味し、完全拡散面では

πと輝度を掛け合わせた量の光束が放射されていると定義されています。

　

実際の所、液晶などは見る角度で輝度が違うのでどこで輝度を測って良

いのか悩むところです。

完全拡散面はどの角度ではかろうと輝度は同じ値になります。

液晶画面の輝度を測るのは、だから、おそらく、面と垂直になる法線上の

位置から輝度計で測るのだろうと想像します。

　

以上ご参考までに。

　

　

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No.443【安価な高速度カメラについてご質問のY.U.さん（2005.01.28）】

はじめまして　こんにちは　Y.U.といいます

ハイスピードカメラ　高速度カメラで質問があるんですが教えてもらえませんか？

金額が安くて、普通のハンディーカムの4倍のスピードで撮れ、使いやすいカメラ

を知っていたら教えてください。お願いします。

　

　

　

→【安藤回答2005.01.29】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

高速度カメラは5年くらい前までは、1000万円ほどしていました。

2000年ごろより安価なものが出回りはじめ、最近は500万円を切るカメラ

が出回り始めました。

ハンディカムより20倍の値段のするカメラが安価かどうかはユーザの判断さ

れるところです。

100万円ほどの高速度カメラは、モーションメータと言って1000コマ/秒ま

での撮影ができます。

　　http://roper.imaging.jp/high_speed/motion_meter.html

画質は白黒で、ハンディカムの画質には及びません。

　

画質的にしっかりしていて、計測用として十分に耐えられるものとしてモー

ションプロHSというのがあり、10,000コマ/秒程度の撮影ができます。

　　http://www2.ocn.ne.jp/~anfowld3/MotionProHS.html

こちらのモデルは、315万円から450万円です。

　

このほかにもいろいろなカメラがありますが、価格対性能では上の二つが候

補に上がるかと思います。

　

以上ご参考までに。

　

　

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No.442【点光源の輝度変換についてご質問のK.K.さん（2005.01.26）】

初めまして、初めてメールをお送りします。

大変わかりやすく、拝見させて頂いております。

実はバックライト関係の仕事をしていますが、パワーＬＥＤの場合、規格は光束

（ｌｍ）で表現されています。

これを輝度（ｃｄ／ｍ２）に変換したいのですが、方法をご教示願います。

　

　

　

→【安藤回答2005.01.26】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

光束Aが、完全拡散面をもつある面積S（m²）に入射したとすると、その

時の輝度は、

　　　κ・A/（S・π）

となります。

κは、物体の反射係数で、黒いほど値が低く100%反射は1.0となります。

π（=円周率、3.14）とκがないと、照度と同じになります。

輝度は、完全拡散面ではπぶんだけ発散すると考えてよいようです。

現実には、完全拡散面などほとんどないですから、入射光束に対する輝度

の求め方はもう少し複雑になります。

　

実際には、輝度計で物体からの反射輝度や発光輝度を測るのが手っ取り早いと思います。

　

以上ご参考までに。

　

　

--------------------------------------------------------

No.441【点光源についてご質問のプラント会社勤務のY.O.さん（2005.01.19）】

お世話になっております。

御面倒でなければ、「点光源」についてご教示ください。

例えば、ハロゲン球等のストロボスコープは点光源では

ないのでしょうか？豆電球はどうでしょうか？

点光源でないものとは、蛍光燈のような丸や直線状の

ものを指すのでしょうか？

　

　

　

→【安藤回答2005.01.19】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

ストロボスコープは、キセノンランプという放電管が使われています。

電極間をスパークさせてキセノンガスで太陽光に近い光を得るものです。

自動車のスパークプラグを想像されるとわかりが良いかもしれません。自

動車のスパークプラグをガラスで覆ってその中をキセノンガスで満たすと

いうのがストロボスコープのランプです。

電極間を放電させる点光源には、このほか水銀灯があります。

ハロゲン電球は、電気のジュール熱を利用した加熱発光です。

この電球は、点光源とするにはちょっと不向きです。それでも、キセノン

ランプが高価な時代にはハロゲン電球のフィラメントの一部をピンホール

を介して点光源として使っていました。おそろしく暗い点光源でした。

　

レーザは、φ1mm程度のビームで綺麗な直線光なので、レンズで集光させ

ると50ミクロン径程度に集光させることができ、理想の点光源になります。

50ミクロン程度に集光した光はかなり危険なエネルギ量になっています。

（可燃性のものを近づけると燃えます。）それほど強い点光源が得られる

のです。理想の点光源から出た光は、光学設計の理屈にかないますのでき

れいなライトシート光を作ることが可能です。

　

点光源の対句として面光源があります。

面光源はご推察のとおり、ある程度の面積を伴った発光体で、シリカ電球

や、蛍光灯、液晶パネル、LEDの塊などがこれに属します。光がいろいろ

な所から回り込むため影の薄い柔らかい照明ができます。

反面、微少物体は光に溶けて浮き上がりません。室内のほこりが、カーテ

ンから射す太陽光でよく見えたり、映画館のホコリが映写機から出るキセ

ノンアークランプの点光源によって可視化されるのはこの理由によります。

レーザ光の道筋がわかるのは、光路にチリやホコリがありこれによって光

が散乱するためです。たくさんの光が回り込む場所ではよほどの大きなチ

リでない限り浮き上がらせることはできません。

　

以上ご参考までに。

　

　

--------------------------------------------------------

No.440【高速度カメラの価格についてご質問の高校物理学教師T.S.先生（2005.01.15）】

安藤様

はじめまして，高校の物理の教師をしているものです。

勤務校がスーパーサイエンスに指定され，

生徒に課題研究をやらせています。

水ロケットや気体ロケットの運動を解析したいと

思っていますが高速度カメラを購入するには

予算はどのくらいかかるのでしょうか。

また，生徒にも取り扱えるものでしょうか。

お聞かせ下さい。

　

　

　

→【安藤回答2005.01.15】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

CCDカメラの発展とともに、様々なカメラが開発され販売されています。

高速度カメラもおどろくほど価格が下がってきています。

それでも300-400万円ほどします。

それ以下（もちろんそれ以上）の価格の高速度カメラもありますが、使い

勝手とか性能の面からあまりお奨めはできません。

カメラの具体的な操作については、

<http://www2.ocn.ne.jp/~anfowld3/MotionProHS.html>

を参考にして下さい。

　

このカメラは、私が扱った中で最も使いやすく、画質も良く使っていて楽し

いものです。

ノートパソコンとUSBで接続でき、画像通信や画像の保存、再生できるのも

魅力です。

パソコンが好きな生徒なら問題なく操作ができると思います。

高校の教材としてはまだ高価な感じがしないでもありません。

高価な部類の顕微鏡程度の価格帯でしょうか。

しかし、ストロボを使わずに、500x500画素で1000コマ/秒の画像が簡単

に撮影できるのですから夢のような話です。

画像一枚一枚にカーソルを当てて変位を読み取ってエクセルにまとめて計算

させたりグラフを描いたりしたら物理学の造詣は深まるでしょうね。

　

私が通った高校はもスーパーサイエンスに指定されているそうです。

私の実姉が同校に勤務していてスーパーサイエンスのお手伝いをしていて、

そんな話をしてくれます。

やりがいのある仕事だと思います。

頑張って下さい。

　

また、なにかわからないことがあればご連絡下さい。

　

　

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No.439【光源色についてご質問の会社員K.M.さん（2005.01.08）】

安藤幸司様

はじめまして。NS社のR&DセンターのT.K.と申します。

業務で疑問が生じた際、度々「光と光の記録」を見せていただいています。

業務で光源の評価をすることになったのですが、わからないことがあるので

申し訳ありませんが教えて頂けないでしょうか。

　

例えば二つの光源の色の違いを示すときはどうしたらいいんでしょうか？

私の調べたとことによると、物体色ならば色差を出せますが、光源色では

色差を求められません。

UCS表色系の色度u, vで表すのが妥当なところでしょうか。（明度について

考慮されませんが）

　

お忙しいところ申し訳ありませんが教えていただけたら幸いです。

　

　

　

→【安藤回答2005.01.09】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

>　　例えば二つの光源の色の違いを示すときはどうしたらいいんでしょ

>　　うか？　私の調べたとことによると、物体色ならば色差を出せます

>　　が、光源色では色差を求められません。

→

我々がよく使っている光源の色の違いを言い表すときに使う表現は、「色

温度」と「演色性」の二つです。

発光ダイオードやレーザの出現によって光源を言い表す表現も多様になっ

てきていますが、光源の根本は太陽光と白熱電球です。

これを白色光源と言っていますが、まず、光源が白色光源であるか、単色

光源であるかの見極めをしておくことが大事かと思います。

ネオンサインなどのような色をもった光源では、先に述べた「色温度」や

「演色性」は用いられません。

可視光領域で白色光源を論議するときに、どのような色合いに近いかを表

現するのに「色温度」を使い、白い紙に光源を当てたとき、その色合いが

太陽光に近い指数として「演色指数」を用いています。

蛍光灯や水銀灯、メタルハライドランプは基本的に緑のスペクトルが強く

上の標記で難しい場合は分光波長で論議します。

白色発光ダイオードは、基本的には3つの波長の光の合成したものである

ため、細かな論議をするときは分光波長で論議します。

　

>　　UCS表色系の色度u, vで表すのが妥当なところでしょうか。

>　　（明度について考慮されませんが）

→

光源自体に色度を使うのは、あまり聞いたことはありません。物体光に使わ

れるものだと解釈しています。

光源のデータはすべて発光分光表によって示されています。

光源の性能を自ら評価される場合には、色温度計か分光放射輝度計を用いる

のが一般的です。

　

　

以上ご参考までに。

　

　

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No.438【微小物体の計測についてご質問の会社員M.M.さん（2005.01.07）】

安藤様

お世話になっております。　MTのM.M.と申します。

よろしくお願いいたします。

　私は現在画像（処理）による検査技術開発担当として従事しております。

　種々の画像処理機器を検討してまいりましたが、検査対象物の特性ゆえに満足

のいく検査が出来ておりません。

　画像による検査に頼らなくてもと言う考えもあるのですが、画像による検査を

行うと言う前提で考えると、検査を行う前に照明、照明光学系、カメラレンズ

などの基本的な部分がなっていないのではないかと思っています。

　つきましては、どういった光学系を構築すればより対象物が良く見えるのかな

どについてご協力いただきたいのでご検討よろしくお願いいたします。

　

検査対象物：リードフレーム

検査項目：キズ、寸法不良など

対象物の特性：薄銅板（０．１〜０．３ｍｍ）にプレス加工、エッチング加工

にて複雑なスリット（０．１ｍｍ単位）を形成します。

加工時に生じる材料のねじれ、傾きなどが通常の照明や光学系では不要な反射

光となって検査に影響を及ぼします。

検査範囲：幅８０ｍｍ×長さ２５０ｍｍ程度

対象物の大きさは３０ミクロン角（形状は不定）です。

　

よろしくお願いいたします。

　

　

　

→【安藤回答2005.01.09】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

対象物の大きさが30ミクロンで80mmx250mmを検査されたいということ

のようですので、拡大光学系を使って検査範囲を走査（カメラかワークを移

動）させて計測をされるのでしょうか。

物体が30ミクロンということは、640x480画素程度のCCDカメラ（1画素

6.4um）で、撮影倍率x1〜x2（モニタまで含めた総合倍率は、x30〜x60）

という所でしょうか。

この条件で撮影すると、1回に撮影できる範囲は、1.9mmx1.5mm程度なの

で60ショット程度の撮影で物体を見ていくことになります。

　

問題となっているのは、照明光によって物体の鏡面の反射が起きて物体表面

に光源のスポットが現れて、物体の形状が正しく撮影できないことだと解釈

しました。

　

実際の状況を把握できていないので、やぶにらみになるかも知れませんが、

一般的なことを申し上げますので参考にして下さい。

　

1.　無影照明装置を使う。

　　→　光源をドーム状のものにして被写体を照射させる。照明が1つだと

　　　　どうしてもスポットがでやすい。

2.　落射照明光源を使う。

　　→　顕微鏡の落射照明光学系を流用してレンズ側から光を照射させると、

　　　　スポットが出にくい。

3.　バックライトステージを使う。

　　→　被写体の背後に乳白色のステージをおいてその裏から光源を照射さ

　　　　せる。被写体の周りを明るくすることにより、物体形状（輪郭）を

　　　　際だたせる。この照明では物体表面のキズは撮影できない。　

4.　紫外カメラ、紫外線光源を使う。

　　→　最近、製品検査で使われ出してきている手法で、紫外光を使うこと

　　　　によりより細かなキズや見極めづらいキズがわかるようになった。

5.　テレセントリック光学系を使う。

　　→　テレセントリック光学系は、その光学系の特性上、物体からの反射

　　　　光が平行なものしかカメラに入らないので照明の反射光が出ずらく、

　　　　キズも可視化しやすい。物体の形状も正しく撮影できる。

　

以上ご参考までに。

　

　

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No.437【輝度と光度についてご質問の学生K.N.さん（2005.01.04）】

何度もすみません。

試験は終わったのですが、個人的にどうしてもわからなくて、またメールさせて

いただきました。

輝度は単位立体角あたりの光束と定義されていたのですが、それは光度ではない

のですか？

輝度は光度を面積でわったものなのでしょうか？？

光度が点光源と考え、輝度が面光源と考えるのならば、そんな単純ではないです

よね？

輝度計は単位立体角あたりの光束をはかっていると書いてあったんですが、

まず、光度を計測して、面積でわることによって、輝度を算出しているのでしょ

うか？

　

何度もすみませんがよろしくお願いします。

　

　

　

→【安藤回答2005.01.04】

安藤@Anfoworldです。

　

光度と輝度の関係は、解釈がとても難しいものです。

両者の違いを正しく言い表せる人は少ないのではないでしょうか。

両者の違いを紐解く際に、きちんとしておかなければならないことを以下

に挙げます。

　

1.　光を単位として扱う最初の試みは、「光度」であった。

　　輝度は、光度を元に考え出された。

2.　光度には、面積の考えがない。

　　面積のない一点から四方八方に放射する光を

　　理想の光源として、それから「光度」を求めた。

3.　基準となる光（光度）に照らされる面に対して、

　　単位面積に入射する光の量が次の関心事となり、

　　照度が定義づけられた。ここに「光束」の概念が登場する。

4.　光束によって、照度が定義づけられ、面発光する物体に対

　　しての輝度が考え出された。

5.　光度は、1点から4πの立体角に放射される光束で定義づけられる。

　　最近は指向性を持つ点光源（LEDなど）の出現により

　　単位立体角に放射される光束で定義されるようになった。

6.　輝度は、完全拡散面の単位面積の単位立体角から放射される光束で定

　　義づけられる。

7.　5と6の解釈では、単位面積という考えが入るか入らないかによって相

　　違が見られる。

　　単位面積の他に、その面は完全拡散面でなければならない。

8.　完全拡散面がどういう光の放射をするか、という問題を

　　正しく理解していないと、光度と輝度の相互関係に誤りが出る。

9.　輝度は、照度と光度の中間に位置するような概念である。

　　照度は、光束と面積だけの単位で、光度は単位立体角と光束、

　　輝度は、面積と単位立体角、それに完全拡散面がかかわる。

　

>　　輝度は単位立体角あたりの光束と定義されていたのですが、それは

　　光度ではないのですか？

→

輝度は、単位面積当たりの完全拡散面が放射する単位立体角あたりの光束

です。単位面積が抜けています。

両者は、関連はありますが、まったく別物と考えた方が良いです。

　

>　　輝度は光度を面積でわったものなのでしょうか？？

→

違います。単純に割ったものではありません。

単純に割るとトンでもない値になります。

　

>　　光度が点光源と考え、輝度が面光源と考えるのならば、

>　　そんな単純ではないですよね？

→

それで半分は良いと思います。

面光源でも、離れてこれを見た場合点光源と見なしうることがあります。

発光している面積が非常に小さく見える場合点光源として扱います。

地球より何千倍も大きい銀河系の恒星は点光源と扱っていますし、太陽も

時と場合によって光度で言い表します。

輝度を考え方に入れる場合、それは面を伴って発光しているときに使われ、

その面は完全拡散面であるという大前提があります。

この完全拡散面というのがくせ者で、多くの場合十分に理解されていません。

完全拡散面が理解できれば、輝度と光度は数式に乗っかる関係になります。

　

>　　輝度計は単位立体角あたりの光束をはかっていると書いて

>　　あったんですが、まず、光度を計測して、面積でわること

>　　によって、輝度を算出しているのでしょうか？

→

輝度計では、光度は測れません。（換算はできます。）

輝度計には明らかに測定視野があります。その受光角に相当する視野が一

様に光っていないと輝度は求まりません。光度は、点光源ですから、測定

視野全体を照らすものではないはずです。ですから、光度は測れません。

換算はできます。

　

光度は、面積のない点光源です。輝度計は、面発光している任意の面から

放射されている光束を受光して完全拡散面と見なして輝度値を表示します。

光度を求めるには照度計を使って、光源が点光源と呼べるまで十分に測定

距離を離して（光源の大きさの20倍以上）照度を求め、計算式によって光

度を求めます。LED（発光ダイオード）は非常に小さな光源ですから、光度

で性能を表すことが多く、その場合、今述べたような方法でLEDの光度を求

めています。

LED単体では輝度という表現は使いません。LEDをアレイ状に並べて（交通

信号機のように）面を持つと初めて輝度という言い方をします。

　

以上ご参考までに。

　

　

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No.436【輝度計と照度計についてご質問の学生K.N.さん（2004.12.16）】

はじめまして。学生で照明をかっじっているK.N.と申します。

照明の論文の試験が今週の日曜にあります。

どうしても教えてもらいたいのですが、輝度計の原理について教えてください。

照度計の原理はフォトダイオードでよいのですよね？

また、輝度と背景輝度とはどのように違うのでしょうか？

また、蛍光灯の色温度における水準とは何でしょうか？

多くてすみませんがよろしくお願いします。

　

　

　

→【安藤回答2004.12.16】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

　

>　　照度計の原理はフォトダイオードでよいのですよね？

→

センサーとしては、光エネルギーを電気エネルギーに変える素子が使われ

ます。現在では、シリコンが安定して安価であるので、シリコンを使った

フォトダイオードが使われます。SPDと呼ばれています。

このほか、硫化カドミウムやセレなども使われていますが、ほとんどの照

度計はシリコンフォトダイオードです。

硫化カドミウム（CdS）は、光エネルギで起電するためにバッテリなどの

電源がいらないため使い勝手が良いので、レスポンスが数秒程度でよい照

度計に使われています。

　

>　　輝度と背景輝度とはどのように違うのでしょうか？

→

輝度は、テレビの画面、表示灯、電球などの自ら発光するものに対して使

用する明るさの値です。背景輝度は、表示灯を設置する場合に、周りの明

るさを輝度換算して言うものです。発光体と周りの背景の明るさを同じ輝

度値で言い表して発光体の明るさを評価するのに使います。道路標識など

昼と夜では背景輝度が違いますから標識の明るさをどの程度にするかとう

時に大事になる数値です。

　

>　　蛍光灯の色温度における水準とは何でしょうか？

→

白色体の標準は、標準光源というものを使っています。標準光源は、黒体

輻射の原理から応用されていて、白熱電球によって作られています。可視

光全般にわたって自然光に近い放射スペクトルを持つものが採用されてい

ます。自然光と言っても朝の光と夕方の光では色合いが違うので、黒体輻

射の温度を用いて色温度で白色体の性質をさらに細かく表します。CIEとい

う団体が標準光源のスペクトル分布を策定して、A、B、C、Dの4種類の標

準光源が作られました。これらはいずれも白熱電球です。白熱電球も色温

度で色の質を表すことがあります。

　蛍光灯は、本来、白熱電球のような自然発光とはおよそかけ離れた緑の

発光がつよい光源でしたが、蛍光材料の改良により自然光に近い発光をす

るようになりました。その発光の色合いを色温度で表しているものと考え

ます。

　

以上ご参考までに。

　

　

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No.435【あいまいな液晶の記述を御指摘の大学教授H.H.先生（2004.11.19）】

安藤幸司　様

　

　Y市のH.H.と申します。幅広く分かりやすく書かれており参考になる「光

と光の記録」をときどき覗かせてもらっている者です。私よりも年配の方と

思っていましたが、お若い方と分かりビックリした次第です。「光と光の記

録」は追加や修正の更新が今も迅速に続いているのにも敬服しております。

私は、マイクロ波電子管、テレビ用の撮像管、放電表示装置(今のPDPような

もの)、LCDの研究開発に関わってきましたので、安藤さんの「光と光の記

録」は懐かしく興味深く拝見しています。このような内容をPCで見ること

ができるのは、高校生・大学生・技術者にとって非常に有益であり、感謝い

たします。これからもどうぞ内容の追加などお願いします。

　

　なお、「光と光の記録」では、　「TFTカラー液晶ディスプレーを最初

に製品化したのは日本電気（NEC）で1989年5月の事だと言われています。」

とありますが、1984年にセイコーエプソンが高温多結晶Si TFTの２インチ

形カラーLCDを 開発しポケットTVを発売し、また、1986年には松下電器

がアモロファスSiのTFTの３インチ形カラーLCDを組み込んだポケットTV

を発売しています。TFTカラー液晶ディスプレイを世界で最初に製品化し

たのはセイコーエプソンということになります。ご検討ください。

　

　

　

→【安藤回答2004.11.19】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

貴重なご意見をいただき、心より感謝申し上げます。

さっそく、修正しておきます。

高名な先生から直々にメールをいただき、しかもいたらない内容をご

指摘いただき、心から感謝する次第です。

ホームページの内容もいろいろな文献を漁りながらの更新で、中には

信憑性も乏しいものがあったりで、複数の文献を調べずに書いてしま

っている所があります。

こうした箇所をいろいろな方からご指摘いただけるのはとてもありが

たいものです。

書物にはできない生きた資料であることを痛切に感じる一瞬でもあり

ます。

　

先生は、液晶の大家で本までお出しになられておいでですね。

ゆくゆくは先生の本で勉強させていただいて、もう少し深いところま

でコンテンツを掘り下げるよう頑張ります。

　

本当にありがとうございました。

今後ともご活躍をお祈りしています。

　

早々

　

　

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No.434【レーザのQスイッチについてご質問のコンサルタント業M.K.さん（2004.11.18）】

Laserのことを調べていて偶然立ち寄ったのですが、非常にまとまっており、

しかも技術的バックグラウンドがないものにもわかり易い解説で、思わず全

て読んでしまいました。

　

全く恥ずかしい話ですが、そもそもLaserのレの字もわからない中、固体レー

ザ、AOM、Qスイッチに関して調査しろという職務を受けて苦しんでいたの

で、とても助かりました。

　

私の乏しい知識で理解できた、上記デバイスの関係は、

”QスイッチはAOMの一種。固体レーザから高いエネルギーのパルスを発振

させるために用いる。”

ということでよろしいのでしょうか。

　

また、いくつか質問がありまして、

１．Qスイッチは固体レーザ以外に使われないのか?

２．Qスイッチは使って高いエネルギーのパルス発振をして、どういう用途

　　に使うのか？

３．AOMの他の用途は?

　（一部レーザシャッタとして使うという例はあったと思いますが）

３．今後、これら（固体レーザ、Qスイッチ、AOM）の市場（需要）は大き

くなるのか?　小さくなるのか?　また、具体的な数字をご存知でしょうか?

　

いろいろ教わった上で、あつかましい御願いで申し訳ありませんが、もしお教

えいただければ助かります。

　

　

　

→【安藤回答2004.11.19】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

>　　”QスイッチはAOMの一種。固体レーザから高いエネルギーの

>　　　パルスを発振させるために用いる。”

>　　ということでよろしいのでしょうか。

→

正確に申しますと、「AOMは、Qスイッチの一種」となります。

エネルギーをいっぱいため込んで一気にはき出す方式を、Qスイッチ

ングと言っています。

一気にはき出すQスイッチング方式の一つが、AOM（Acousto-Optic

Modulator）と呼ばれるものです。

レーザで使われるQスイッチングは、一種の光学シャッタですから、

AOMの他に高速で回転するミラー、液晶の元祖であるポッケルスセ

ル、高輝度瞬間光源（フラッシュ）などもQスイッチと言えます。

電気的に瞬間的なパルスが作れば、電気に追随して発光を促せます

ので1種のQスイッチができます。エキシマーレーザや銅蒸気レー

ザはこの方式でレーザを発振させてます。フラッシュでQスイッチ

を行うのがYAGレーザやルビーレーザ、ガラスレーザの固体レーザ

となります。連続で発振するレーザをパルス光に変換するのにAOM

が使われます。

Q値（Quality Factor Value）というのは、振動工学から作られた

工学用語で、これが電気的な共振にも使われ出し、無線送信など

の共振器を作るときに重要な概念となりました。光の共振を扱うレ

ーザにもQ値という概念が使わたのです。

　

>　　１．Qスイッチは固体レーザ以外に使われないのか?

→

レーザの発振は、本来非常に起こりにくいもので、発振のための手だ

てとして光学共振が必要です。その際の発信を決める要素がQ値なの

で、全てのレーザには大なり小なりQスイッチングが行われています。

固体レーザの場合、Qスイッチング効果が高いので好んで使われてい

ます。AOMの性能が悪かった時代は、Qスポイラーといって回転ミラ

ーを使ったQスイッチング素子が使われました。回転ミラーですから

任意にパルス発振ができず、ミラーの回転と同期させる必要上時間

遅れが出ていました。AOMの性能が向上して現在ではこれが主流に

なっています。

　

>　　２．Qスイッチは使って高いエネルギーのパルス発振をして、

>　　　　どういう用途に使うのか？

→

固体レーザに使われるQスイッチングは、ジャイアントパルスの発端

となったもので、「殺人光線」の由来にもなりました。

レーザによる高密度エネルギーは、金属加工（レーザ加工）を可能に

し、月まで光を飛ばすことが可能になりました。

スターウォーズでは、レーザで対抗物体を打ち落とすという研究もさ

れています。

大阪大学の「激光」レーザは、Qスイッチレーザを何段にもつないで

非常にエネルギーの高い光を作り出しています。

このエネルギを物体に照射すると、超高温、超高圧場ができ物質の

組成を解明することができます。宇宙の誕生の鍵を握る研究として

も使われています。もちろんダイヤモンドの生成も可能（もっとも

作られた瞬間に粉々になりますけど）です。

　

>　３．AOMの他の用途は?（一部レーザシャッタとして使うという

>　　　例はあったと思いますが）

→

AOMの主流は、レーザ変調です。夜空にレーザ光をリサージュのよう

に一筆書きをさせるイベントなどにAOMが使われていました。レーザ

を使ってフィルムに映像を焼き付ける装置にAOMが使われています。

レーザプリンタにも使われています。固体レーザの発振素子としても

使われています。

　

>　　３．今後、これら（固体レーザ、Qスイッチ、AOM）の市場（需要）

>　　は大きくなるのか?　小さくなるのか?　また、具体的な数字をご存

>　　知でしょうか?

→

この分野にどっぷりと使っているわけではないので、確たる事はわかりま

せんが、安価なこと、使い勝手が良いこと、小型であることが市場のイニ

シアチブを握ると考えます。その点から言えば、今後は半導体レーザが主

流になると考えます。

半導体レーザはとにかく使いやすい。電流制御で光の制御ができますので、

特にAOMの必要性もありません。

半導体レーザの出現と発展が、固体レーザの領域まで浸食していることは

事実です。

　

　

以上、ご参考までに。

　

　

--------------------------------------------------------

No.433【NO2の発生量についてご質問のT大学M.K.さん（2004.10.24）】

こんにちは。

ＮＯ２の発生量についてお伺いしたいと思います。

鉄が燃焼する際、ＮＯ２は発生すると思うのですがＦｅがＦｅＯに変化す

る時にＮＯ２はいくつくらい発生するのでしょうか？

ＦｅＯがひとつ生成されるにあたりいくつＮＯ２が発生するかを教えてい

ただきたいです。

　

　

　

→【安藤回答2004.10.24】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

残念ながら、NOxの発生に対する知見は当方持ち合わせていませんので、

正しい情報はわかりません。

NOxは、通常の酸化反応では微量しか生成されず、高温場で生成される

と聞いています。

ガソリンエンジンよりもディーゼル燃焼の方がNOxがおきやすいのは高

温になるからだと聞いています。

燃焼学をされている先生にお尋ねされると良いかと思います。

　

以上ご参考までに。

　

　

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No.432【蛍光顕微鏡下での高速度撮影についてご質問のN大学Akiさん（2004.10.21）】

こんにちは，Akiと申します．

現在，仕事で蛍光顕微鏡を扱っています．

この蛍光顕微鏡にハイスピードカメラを設置しようと思い，いくつかのメー

カーに打診して，そのうちの２社のハイスピードカメラのデモを行ったので

すが，暗い

という最大の問題点がありました．

元々の蛍光像が暗いので，普通でも高感度カメラを使っているので，しょう

がないのですが，

　顕微鏡→イメージインテンシファイア→ハイスピードカメラ

という構成にしても，ハイスピードカメラ自体の感度が高くないため，ＩＩ

のところで限界となってしまいます．

一応，メーカーの人には，”一番感度の高いもの”ということでデモ機を持

ってきてもらっているのですが，感度という点があまり重要な事項ではなさ

そうで，詳しい資料もないようです．

　

現在，市販されているハイスピードカメラの中で，一番感度の高いハイスピ

ードカメラはどのメーカーのどの機種であるか教えて頂けないでしょうか？

速度に関しては，こちらの要望は，

　10000 frames/s

程度です．

　

よろしくお願いします．

　

　

　

　

→【安藤回答2004.10.22】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

微弱光の高速度撮影は本当に苦労します。

蛍光顕微鏡撮影は、蛍光そのものが微弱でなおかつ顕微鏡での撮影

なので、微弱な光しか撮像素子に入りません。

結論から言うと、相当輝度の高いイメージインテンシファイアが必

要かと思います。

　

おそらくそちらの実験では顕微鏡がおいていある部屋を暗くされて

の撮影だと思います。

実験室を暗くしなければ蛍光発光が見えないほどの現象かと想像し

ています。

その蛍光現象を、高感度のCCDカメラで観察されていると思います。

10,000コマ/秒の高速度撮影は、通常の30コマ/秒撮影に比べて

330倍も速いので、露光時間も通常の撮影の1/330しか入ってきま

せん。

加えて、高速度カメラは高速で走査するために、読み出しのS/Nが

悪く感度を上げることができません。高速度カメラの感度は、通常

の高感度カメラに比べると1/4倍から1/5倍程度暗くなってしまい

ます。

感度の良い高速度カメラを選んでも高速度カメラの仲間では2倍か

ら3倍程度のものです。

こうしてみると、500倍の光の差をどのように埋めるかがポイント

になってきます。

　

イメージインテンシファイアは、単体では10,000倍から100,000

の光増幅機能を持っていますが、こうしたI.I.は蛍光面が暗く高速度

カメラの素子に十分の光を供給してくれません。I.I.を直接撮像素子

にファイバーカプリングするタイプのものであればリレーレンズタ

イプよりは50倍程度明るいので効率の良い高感度高速度カメラをシ

ステムアップすることができます。しかし、それでもマイクロチャ

ンネルプレートを使ったI.I.は二次電子放出量に限りがあり蛍光面が

明るくできないので、10,000コマ/秒の撮影は極めて困難なものに

なります。

　

こうした問題を解決するI.I.として、第一世代のI.I.とMCP内蔵の第三

世代のI.I.を二つ使ったイメージブースタという光増幅光学装置によ

る高速度カメラがあります。このイメージブースタは浜松ホトニク

スが開発しました。

8年ほど前、カルシウムイオンの蛍光現象を共焦点顕微鏡下で高速

撮影したことがあります。この時は共焦点顕微鏡の性能上1000

コマ/秒での撮影でしたがイメージブースタを使った十分な撮影が

できました。8年前に比べてカメラも4倍くらい良くなってきてい

ますから、この方法を使えばなんとか撮影できるかも知れません。

　

　

以上ご参考までに。

　

　

　

--------------------------------------------------------

No.431【DC電源で長時間発光の光源についてご質問の大学生K.K.さん（2004.09.27）】

　始めまして。某大学の電気電子工学科３年のものです。

いつもこのページで勉強させていただいてます。

初めてメールを送ります。回答いただけたら幸いです。

１１０Ｖ　４０Ｗの白熱電球と同じくらいの光量を、コンセント

（１００Ｖ電源等）無しで得る方法を探しています。

　

[条件]

スペース：5cm（縦）×5cm（横）×10cm高さ　に収まるくらい。

指向性のある光でなく、３６０度に上の白熱電球と同程度の光を得られる

事。連続点灯時間：約２０時間。（もっと短くてもよいかも。。。）

　

ただ光らせるだけなら、例えば９Ｖ乾電池１１個直列にすれば可能と思い

ます。

しかし、点灯時間とスペース等の問題がこれだと気になります。

選ぶ電球によっても大分変わってくると思います。

ＬＥＤだと指向性の部分で条件に合わず、光度も心配です。

　

　そこで、まず上の白熱電球と同様の光量を得る考えられる方法を思いつ

く限りご教授お願いします。

　あと９Ｖ乾電池直列でやる場合の問題点が他にありましたら、そちらも

お願いします。

　最後に、電球について自分なりに調べているのですが、どんな電球を選

べばよいか教えてください。

　（もっと低い電圧で、同じ光量を得られる方法など）

　

よろしくお願いします。

　

　

　

　

→【安藤回答2004.09.27】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

商用電源を使わずに、光エネルギ4W（白熱電球の電気消費エネルギ

は40W）で360°に光を放射する光源をお探しだと理解しました。

白熱電球は、熱がかなり発生するために、バッテリなどでの使用は不

利だと思います。

　

■白色LEDの使用

　最近は懐中電灯にも白色LEDが出てきており、交通信号のランプに

もLEDが使われているので、LEDを放射状に埋め込んでこれに乳白色

の拡散板で覆えば使用できるのではないかと考えます。LEDは発光効

率が白熱電球よりも4倍以上も良いので、消費電力を10Wと見込んで、

72mWのLEDを140個使えばかなり明るい光源となります。

LEDは6V程度でも十分に使用できるので、110VDCを作る必要はあ

りません。

　

■バッテリ

　乾電池の使用ではおそらく1時間も持たないと考えます。また、乾

電池は内部抵抗が大きいのでたくさんの電気を流すことができず、

9Vの積層電池は20mA程度しか電流を流せないため11個直列につな

いでも2W程度の電力でしかも10分程度で電池が切れてしまいます。

　バッテリの内部抵抗が低くてたくさん電流が流せるのは6Vのリチ

ウムバッテリですが、これは高価です。

充電式のバッテリでニッカド電池かリチウムイオンバッテリ、鉛蓄

電池などを利用されるとよいかと思います。

12Vで5Ahのものを用いれば6時間ほど持ちます。充電器を作って使

わないときは充電しておけば経済的です。

　

■　蛍光灯

　液晶パネルの光源に小型蛍光灯が使われています。この小型蛍光

灯に導光板を使うと効率よく面発光します。蛍光灯も白熱電球より

は発光効率が良いので15Wの蛍光灯（5Wx3灯）でも十分に性能は

満足すると考えます。小さい蛍光灯も探せば見つかると思います。

蛍光灯は交流点灯で始動回路も必要ですから別途小型蛍光灯のため

の直流点灯電源回路を作る必要があります。キャンピングカー用に

12VDCで蛍光灯が点灯できるものが市販にあるのでそれを使って

も良いかも知れません。ジャンク屋でノートパソコンの液晶画面の

電源や蛍光灯を入手しても良いかもしれません。

　

■　豆ランプ

　白熱電球の一種ですが、クリプトンランプと呼ばれるものはかな

り明るいランプです。自転車の前照灯や懐中電灯に使われています

が侮れない明るさです。マグライトと呼ばれる商品で販売されいま

す。またSurefireと呼ばれる懐中電灯はかなり明るい豆ランプを使

っています。このランプを30個程度使えばかなり明るいランプにな

ります。

　豆ランプは6V使用なので、バッテリの使用も可能です。

ランプを集めて使うときは発熱に気をつける必要があります。小さ

な所に密集させて使うわけですから局所的な発熱が問題になり、ラ

ンプ寿命を著しく縮めます。

　

■　EL（エレクトロルミネセンス）

　効率の良い面発光する光源ですが、4W程度の発光を持つものはま

だこの世にありません。

　

■　半導体レーザ

　指向性の強い光源ですが、拡散板などを工夫して複数個用いれば

使用できるかもしれません。単色光ですのであまりメリットがない

かも知れません。

　

---------------------------

下記ご連絡したあと、もう一つ有効な光源があることに気づきまし

た。

最近の自動車に使われているHIDランプです。

このランプは、12VDCのバッテリで使え35Wの消費電力です。

HIDランプは白熱電球より2倍以上効率が良いですから実質、

70Wの白熱電球に相当します。

オートバックスなどの自動車部品屋さんで、ランプ、ソケット、

バラストを購入できます。

価格は10万円程度だと思います。

電源は自動車用のバッテリを使います。それでも20時間の使用

は無理だとは思います。

　

以上ご参考までに。

　

　

　

--------------------------------------------------------

No.430【DCモータの改造についてご質問の医療関係にお勤めのI.S.さん（2004.09.27）】

安藤様

　

今年４８歳になりますI.S.と申します。

私は、職業は医療関連流通の仕事をしております。

　

モーターの話興味深く読ませていただきました。入門書もしくは解説書と

して出版可能ですよ。質問に対しても頻繁にお答えになっておられてすご

いなと感心しています。それでは私もと思い、メールをさせていただきま

した。ご指導よろしくお願いいたします。

　

趣味でソーラーカーの製作をしたときに、

ホンダのＤＣモーターをベースにダブルローターのモーターの試作をしま

した。理由は、１ｋｗ出力のモーターが欲しかったのですが、４５０ｗモ

ーターしか買えなかったからです。それではと電磁石のステ−タの内側し

か利用しないのは非効率だ考え、ステ−タの内側だけでなく外側にもネオ

ジウム磁石を配列させてＣ型構造のローターを作りました。回転させると

アルミ製の外郭部（ケース）が発熱しました。発熱をした外側磁石の磁場

の影響を受ける面積部分を格子型に切削したところそこそこの発熱で済む

ようになりました。改造効果は、性能を計測できるとこ

ろもなく比較実験もできていませんのでわかりません。改造前とほぼ変わ

らないのかな。むしろ内側の磁極配列との同期にずれがあるらしく、性能

低下しているような気もしています。これは無負荷で加速回転させたとき

の電流計の上がり具合と等速回転させている時の消費電流値を改造前と比

較して自分で判断しています。インターネットで電気得意の方から渦電流

が原因であると指摘を受けています。それでは何の材質で外郭部を作った

ら良いかアドバイスをいただけたら幸いです。

またこのような構造のモーターは、出力のＵＰ率が消費電力のＵＰ率を上

回るのでしょうか？

　

　

　

→【安藤回答2004.10.2】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

　モータは、正直あまり詳しくありません。

モータの種類がやっと識別できる程度で、改造についての性能評価

の正しい回答に自信がありません。

　今回試みられた改造がどのような改造であるのか、残念ながら当

方で頭の中で整理できないありさまです。

モータは、外部からの電気で回転力を発生する反面、同時に自分で

発電を起こしています。

改造をされる場合には、そうした効率を正しく認識して行わないと

性能が出ないかも知れません。

　モータの性能評価は、評価するモータにダイナモメータという発

電機を取り付けて、評価するモータを回して取り付けた発電機から

の発電量で出力を計測するのが一般的です。供給電源の電圧と電流

だけをモニタしても、改造モータの消費電力はわかっても出力を測

っていることにはなりません。

　お手持ちに余ったモータがあれば負荷抵抗を取り付けて測定発電

機として利用し、改造したモータにカプリングして、改造モータに

流れる電流と電圧、発電機から出力電流と電圧をオシロで測定すれ

ばモータの出力評価ができます。（もしくは出力側に取り付けた抵

抗を水の中にいれて水の温度上昇でカロリー計算をしてエネルギー

を求める。）

　出力は電圧と電流の積で求まりますが、位相がずれると皮相電力

ばかり増えて実効出力が低くなるので注意が必要です。

　また、改造モータにフライホイールをつけて、フライホイールの

重さと形状がわかれば回転エネルギーが求まるので、フライホイー

ルの立ち上がりと安定回転に達したときの供給電力から改造モータ

の機械効率を求めることができます。

　

　改造したモータのハウジングが予想よりも熱くなったことについ

ては、

　　配線の接続箇所が不十分でその部分に抵抗を持って発熱した。

　　逆起電力によりモータ自体に逆の力がかかり発熱した。

　　ワイアの絶縁がうまく行われていず漏れ電流により発熱した。

　　ご指摘のようにうず電流が起きて発熱した。

　　負荷側が大きすぎてモータ側が発熱した。

などが考えられます。

　

以上が私の知る限りの情報です。

お役に立たないかも知れませんがご参考までに。

　

　

　

--------------------------------------------------------

No.429【コンデンサのLPF（ローパスフィルタ）測定についてご質問のK.K.さん（2004.09.21）】

安藤様　

　始めてのメールです。お忙しい中と存じますので余程お時間がお余

りの折にでもお読み頂きますならばありがたいです。

LPFを測定するための計算式を教えてください。また、コイル及びコンデンサ

単体の等価回路を教えてください。

　

　

　

→【安藤回答2004.09.27】

安藤@AnfoWorldです。

　

当方、電気に強い関心を持っているものですが、電気エンジニアではな

いため、ご質問のお答えするだけの知識と経験を持ち合わせていません。

いつか、こうした事がわかるようになった時点で御報告申し上げます。

御期待に添えず申し訳ありません。

　

　

　

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No.428【蛍光灯とキセノンランプについてご質問の投資顧問アナリストT.S.さん（2004.09.13）】

安藤様

　

こんにちは。

投資顧問でアナリストをしておりますT.S.です。

たびたび恐縮ですが、質問がございます。

お忙しいところ、大変恐縮ですがお答えいただければ

幸いです。

　

ご質問

　

１）クセノンランプの発光原理ですが、クセノン原子と電子が衝突し、そこ

　から紫外線が発生し、それが蛍光体に当たり可視光線になると考えていま

　した。

　（つまり、蛍光灯の水銀の変わりにクセノンになったと思っていました。）

　といいますのも、私はもともと液晶のバックライト（ＣＣＦＬ）を調べて

　いました。

　そこで、水銀フリーの話題にからめて、ＣＣＦＬの水銀フリー化について

　特許を読んでいたら、クセノンの話が出てきました。

　読み進めると発光効率が水銀に劣るとの記述がありました。

　

　なぜそうなるのかを、企業のＩＲに聞いたところ、

　「電子とクセノン原子がぶつかった時の紫外線が、水銀に比べてクセノン

　　は弱いからです」

　との回答を得ました。

　これにより、私は蛍光灯とクセノンの発光原理は物質の違いはあれど、基

　本的には同じと、今まで理解をしておりました。

　そして、基本的なランプの特性をしっかり勉強しなおそうと思って

　安藤様のＨＰで勉強してみると今までの認識とは違うこととなっていたのです。

　

　クセノンランプの発光原理は、蛍光灯のそれとはまったく違うということで

　よろしいのでしょうか。

　

　基本的な質問で申し訳ございません。

　お忙しいところ、大変申し訳ございませんが、お答えいただければ幸いです。

　何卒、よろしくお願いいたします。

　

　

　

　

→【安藤回答2004.09.14】

安藤@AnfoWorldです。

　

>１）クセノンランプの発光原理ですが、クセノン原子と電子が

>　衝突し、そこから紫外線が発生し、それが蛍光体に当たり可視光

>　線になると考えていました。（つまり、蛍光灯の水銀の変わりに

>　クセノンになったと思っていました。）

→

キセノンランプも放電灯ですが、蛍光面はありません。

蛍光灯は、放電灯でも放電管内が真空に近く製作も楽です。街路灯に

使われる水銀灯になりますと、高圧放電管になりますのでランプも堅

牢に作ってあります。

キセノンランプも水銀灯同様高圧放電灯なのでランプが堅牢に作られ

ています。

キセノンランプは蛍光灯よりも点灯は遙かに難しく始動のための高圧

電源が必要で高価です。

　

>　「電子とクセノン原子がぶつかった時の紫外線が、水銀に比べてク

>　　セノンは弱いからです」

→

間違いではありませんが、キセノンはそれ以上に可視光や赤外線をたく

さん出します。電気効率はキセノンより水銀灯（蛍光灯）の方が上です。

クセノンランプは電気をたくさん食います。

しかし、発光輝度はとても強く、点光源なので、

　映写機のランプ

　交通標識の照明

　大型プロジェクタの光源

　人工太陽

に使われています。クセノンランプを作っている有名なメーカーは国

内ではウシオ、海外ではオスラム、フィリップスです。

　

>　クセノンランプの発光原理は、蛍光灯のそれとはまったく違うと

>　いうことでよろしいのでしょうか。

→

まったく違います。

その違いは、

　1.　キセノンランプは蛍光面がありません。キセノン元素の発光は

　　　自然光に近くいろいろな光を出します。水銀のように紫外線と

　　　緑だけではありません。

　2.　キ セノンランプは直流で発光します。クセノンの放電は抵抗を

　　　持つのです。

　3.　キ セノンランプは、基本的にはランプ内の圧力が高く、始動

　　　時、高圧発生回路が必要です。

　

以上ご参考までに。

　

　

　

--------------------------------------------------------

No.427【プロジェクタのランプについてご質問の投資顧問アナリストT.S.さん（2004.09.10）】

安藤様

　

はじめまして。

私、T.S.と申します。

投資顧問でアナリストをしておりまして、ランプ関係を調べていたところ、

安藤様のＨＰにたどり着きました。

　

「光と光の記録」はすばらしい内容で、早速すべてプリントアウトし、

毎日食い入るように拝見させていただいております。

　

そこで、何点か質問があります。

お忙しいところ、大変恐縮ですが、教えていただければ幸いです。

　

●ご質問

　�@蛍光灯の仕組みは、電子と水銀原子がぶつかって紫外線を出す。

　　その紫外線が蛍光体にぶつかり、可視光線を出すということは理解で

　　きます。そこで、ご質問ですが、一般的に「蛍光体」とはどのような

　　物質が使用されているのでしょうか。

　　どのＨＰを見ても、だいたい蛍光体としか明記しておらず、疑問に思

　　っております。

　

　�A先日、ある企業の工場見学に参加いたしました。

　　プロジェクター用のランプについて、社員の方が「うちは交流方式を

　　とっている」とおっしゃっていました。

　　大きめの直流方式のランプを手にとり、

　　「ほら、直流方式だと電極の大きさが異なるでしょう？これをプロジ

　　　ェクター用の小さいランプでやるのは大変です。だから、うちは交

　　　流方式なのです。」

　　とおっしゃっていました。

　　そこで、ご質問ですが、この社員のおっしゃったことは理にかなって

　　いることでしょうか。

　　どんな方式にも、長所、短所があると思います。

　　現に、プロジェクター用（フロント、リアプロＴＶ）で直流方式を取

　　っている企業もございます。

　　直流方式と、交流方式ではそれぞれどのような特徴（長所、短所）が

　　あり、安藤様のお考えでは、どちらが有利だと考えられますでしょう

　　か。

　　

　　お聞かせいただければ幸いです。

　　お忙しいところ、大変恐縮ですが、ご回答いただければ幸いです。

　　何卒、よろしくお願いいたします。

　

　

→【安藤回答2004.09.11】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

1.　一般的に「蛍光体」とはどのような物質が

　　使用されているのでしょうか。

「ひとだま」で有名なリンは良好な蛍光体です。リンは化学的に非常

に不安定でたやすく燃えます。また、量子エネルギーの高い青い光や

紫外線エネルギーを受けると励起してそれがもとに戻るときに入射し

た光よりも長い光（青色）をだします。紫外線は人間の目にみえませ

んから紫外線をリンに当てると青白く光ります。紙幣などにはこうし

た蛍光塗料が塗布されていて偽造防止に役立てられています。リンは

青白く光るので、洗剤にも入れられて白い衣類の繊維に入り込んで白

く見せています。

リンを使った化合物であるハロりん酸カルシウムが蛍光灯に使われる

蛍光剤の主なものです。このほかに、りん酸カルシウム亜鉛、けい酸

バリウム、けい酸亜鉛、バナジン酸イットリウム、タングステン酸カ

ルシウムがあります。

これらの蛍光剤は、紫外線によって可視光が得られるものですが、電

子が当たって蛍光を発するものがあります。テレビのブラウン管に使

われている蛍光面がそれで、硫酸亜鉛、硫化カドミウムなどがこれに

あたります。

発光ダイオードも電子のエネルギーを受けて励起作用によって光がで

るもので、それらの発光体には、ガリウムヒ素、ガリウムリン、窒化

ガリウムなどが使われています。

エレクトロルミネセンスと呼ばれる発光体もあります。ELという名前

で現在ホットな開発が続けられている発光ダイオード、液晶表示に続

く発光体です。当初は無機材料の硫化亜鉛・マンガンが使用されてい

ましたが、取扱いの楽な有機ELの開発が進められています。

　

2.　「ほら、直流方式だと電極の大きさが異なるでしょう？これをプ

　　　ロジェクター用の小さいランプでやるのは大変です。だから、

　　　うちは交流方式なのです。」とおっしゃっていました。

　　　そこで、ご質問ですが、この社員のおっしゃったことは理にか

　　　なっていることでしょうか。

説明をされた方は、技術のことがよくわかっていらっしゃらない広報

の方だと思います。投資家とか銀行家などのお客様には、それなりの

わかり方をしていただければそれでいいのでそういう説明をされたの

だと思います。その方の説明は、技術的に説明足らずですが、いろん

な言葉を補えば納得できます。

　単純に、「交流ランプは直流ランプより小型で明るい」とするのは

誤りです。

明るさは電気エネルギーを加えた場合にどれだけ効率よく光に変える

ことができるか、を論ずべきもので、電気-光変換効率に帰結します。

この変換に直接影響を与えるのは、直流でも交流でもありません。そ

れは二次的なものです。直接的なものは、電気をいかに光に変えるか

にかかってきます。効率の良い蛍光剤や発光体の開発や高圧発生機構

などが中心です。

　液晶プロジェクタで使われている光源はメタルハライドランプと呼

ばれる水銀灯の一種です。蛍光灯も水銀灯の一種です。車で最近青白

い強いヘッドランプが現れましたが、あれがメタルハライドランプ

（HID = High Intensity Dischargeランプとも呼ばれている）です。

メタルハライドランプは高価ですが、光変換効率が白熱電球よりも4

倍も良いので同じ電気でたくさんの光を出します。これが液晶プロジ

ェクタに使われている大きな理由です。

メタルハライドランプは、蛍光灯と同じ交流でしか点灯できません。

水銀灯は点灯すると放電管の抵抗が低くなり、どんどん光が増してい

って一瞬のうちに焼き切れてしまいます。これを電気的負特性と言い

ます。交流にするとチョークトランスというコイルを回路に入れてお

くだけで流れる電流が制限されるために都合がよいのです。メタルハ

ライドランプは高価なので安価なスライドプロジェクタやOHPなどは、

白熱電球タイプが使われています。白熱電球は交流でも直流でも点灯

します。映画館のような大きなスクリーンに投影する映写機用のラン

プはクセノンランプと呼ばれる非常に輝度の高いランプが使われてい

ます。このランプは直流点灯です。

　

3.　　直流方式と、交流方式ではそれぞれどのような特徴（長所、短

　　　所）がありどちらが有利だと考えられますでしょうか。

液晶プロジェクタに使われているランプには、

　　　a.　タングステンハロゲンランプ（白熱電球）　-　交流・直流

　　　b.　メタルハライドランプ　-　交流

　　　c.　クセノンランプ　-　直流

が主なものですが、直流、交流という言い方で光源の良し悪しは判断

しません。使用しているランプのタイプで判断します。

上のa.からc.は順番に安価→高価、低輝度→高輝度という図式になりま

す。ランプが切れたときに白熱電球は数千円で交換でき、メタルハライ

ドランプは数万円、クセノンランプは十数万円かかります。

おのずと、小型なプロジェクタは、暗くて電気を食うけども安価な白熱

電球を使い、大会議室で使う大きなプロジェクタには輝度の高いクセノ

ンランプを使うことになるのでしょう。

　

以上ご参考までに。

　

　

　

--------------------------------------------------------

No.426【1ルーメンのフォトン個数についてご質問のS.K.さん（2004.09.05）】

安藤様、以前も御世話になりました Ｓ･Ｋと申します。

　

このたびもご教示いただきたく、よろしく御願い致します。

　

さて、安藤様の「光と光の記録」の

＞フォトン（Photon = 光子）　（2002.01.6）（2003.03.21追記）

ここで下記のように書かれている言葉を拝見しました。

---------------------------------------------------------------------------

このサイトを愛読される人達のなかで光を「光子（フォトン）」としてと

らえる人は少ないように思われます。

---------------------------------------------------------------------------

　

たしかに、照度(ルクス)なり光束(ルーメン)なりは、日常でも使われる場合

がありますが、光子（フォトン）で何か考えようとしたとき、特別に専門的

なことをやっていない限り、その出番がありません。

　

そこで下記の記述を元に計算してみましたが、私の計算方法に大きな間違い

があって、無茶苦茶な計算値となってしまいました。

---------------------------------------------------------------------------

フォトン計測は、1秒間に1cm2 あたり1〜10^8 （1億）個までのエネルギ

ーを放射する分野で用いられます。10^8 個/秒・cm2 という光のエネルギ

ーは、10-4 ルクス（0.0001ルクス）程度の明るさでこれは星明かり程度の

明るさであり、この明るさがフォトン計測の最大限界と言われています。

----------------------------------------------------------------------------

　

後々の応用も考えると、もっと一般的な換算値として扱った方が解り易いと

思われ、下記について御回答いただきたいのですが、いかがでしょうか？

　

・光束が１ルーメンの場合、その一秒間に相当するフォトンの個数の値と算出方法

　（※ただし、（簡素化のため）波長555nmの単色光の場合に限定する）

　

ご多忙かと思われますが、お手隙の機会に宜しく御願い致します。

　

　

→【安藤回答2004.09.06】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

>　　・光束が１ルーメンの場合、その一秒間に相当するフォトン

>　　の個数の値と算出方法

>　　　（※ただし、（簡素化のため）波長555nmの単色光の場合

>　　　に限定する）

→

興味あるご質問ありがとうございました。

以下のように考察しましたのでご検証下さい。

　

■　フォトン1個のエネルギー

　フォトン（光子）は、hνで表されるエネルギー量で、hはプランク定

数で一定。νは、光の振動数で光速を光の波長で割ったもの。

従って、赤いフォトンは青いフォトンよりエネルギーが少ない。

便宜的に、λ = 555nm としてフォトンを計算すると、

　　h = 6.626E-34 ［J・s］

　　ν = c/λ = 2.9979E8［m/s］/ 555E-9［m］ = 5.402E14［/s］

　　hν = 3.579E-19 ［J］

3.579E-19 ［J］が、緑のフォトン1個のエネルギー量。

　

■　1ルーメンのエネルギー量

方や、1ルーメンは、555nmの波長の光エネルギー1/683 ［W］と定

義されています。W（ワット）は1秒間当たりのエネルギー量ですから、

1秒間で1/683［J］のエネルギー量に相当します。

　

■　1ルーメン（at λ = 555nm）のフォトン数

上記１ルーメンエネルギー量を一個のフォトンで割ってやると、

何個のフォトンになるかが求められ、

　（1/683）［J］/ 3.579E-19 ［J/個］ = 4.091E15 ［個］

となり、4000兆個のフォトン数が1ルーメンに相当することになりま

す。

1ルクスの明るさは、1秒間あたり4000兆個のフォトンが1平方メート

ルに均一にあたる時のもので、0.0001ルクスは、4000億個のフォト

ンになります。1平方センチメートルは、1平方メートルの1/10000

の面積なのでこの面積に当たるフォトン数は、4000万個/cm^2

（ = 4E9個/cm^2・秒）となり、光と光の記録で記述した値とほぼ

似た値となります。

　

■　光と光の記録での記述との差異

光と光の記録では、10^8 個/秒・cm^2 となっていて、上記の計算の方

が40倍ほど高くなっていますが、光を555nmという比視感度の一番高

いもので計算したのと、光と光の記録の記述の桁の取り方が大雑把なの

でこのような違いが出ているものと思います。

　

以上ご参考までに。

興味あるご質問ありがとうございました。

　

　

　

--------------------------------------------------------

No.425【ビデオ信号のダイナミックレンジについてご質問のT.A.さん（2004.08.24）】

安藤様

　

AnfoWorldを拝見させて頂きました。

質問がありますので、恐縮ですがお答え頂けるとありがたいです。

　

ビデオ信号のダイナミックレンジ の箇所で以下の記述がありました。

--------------------------

　ビデオ信号の輝度レベル（明るさ検知の範囲）は、前にも述べたように

0.3V〜1.0Vです。この映像輝度信号をどこまで分解してすなわち濃度情

報を得ることができるでしょうか。世に出回っているディジタルメモリは、

8ビット（28 = 256）256階調と規定して製作されています。黒レベルの

0.3Vから白レベルの1.0Vまでの0.7Vを256段階にわけると1階調当り2.7

ｍVになります。これほど純粋にカメラもVTRもモニタも信号を大事に扱

えるかどうかは疑問ですが、一般にビデオカメラの階調は 1:100（７ビッ

ト）と言われています。これを被写体に照らし合わせて考えれば、

10,000ルクス程度の屋外では 1,000 〜 100,000 ルクス程度の明るさを

映像に収めることができます。

従って、10,000ルクス以下の明るさでは真っ暗になり、100,000ルクス

以上の被写体は真っ白になります。

--------------------------

　

質問１．

上記で、映像輝度信号（256階調・無次元数）と照度（ルクス）の関係を

指摘しておりますが、映像輝度信号と輝度（cd/m^2）は関係があります

か？

あるとしたら、ビデオカメラはどのようなメカニズムで輝度（cd/m^2）

を映像輝度信号（無次元数）に変換しているのか教えて頂けますか。

　

質問２．

映像輝度信号は1,000〜100,000ルクス程度（10,000ルクス程度の屋外

の場合）の明るさを256階調に均等分割（１階調当たり387ルクス）した

ものと理解してよろしいのでしょうか？

　

質問３．

映像輝度信号も照度と同様、放射エネルギーを視感度で換算した一種の感

覚量ですか？

　

　

→【安藤回答2004.08.24】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

>　　質問１．

>　　上記で、映像輝度信号（256階調・無次元数）と照度（ルクス）

>　　の関係を指摘しておりますが、

>　　映像輝度信号と輝度（cd/m^2）は関係がありますか？

>　　あるとしたら、ビデオカメラはどのようなメカニズムで輝度

>　　（cd/m^2）を映像輝度信号（無次元数）に変換しているのか

>　　教えて頂けますか。

→

　ビデオカメラは、光→電子の変換にCCDもしくはC-MOSと呼ばれる

固体撮像素子を使っていて、光学像を電気信号に変換しています。こ

の素子は、フォトダイオードなどと同じ仲間で光エネルギーを電気エ

ネルギーに変える働きを持ち、多くはシリコンが母材として使われて

います。

　光のエネルギーは、

　　　　光の強さ x 照射されている時間

の積で表されます。光の強さは、光の照度、光の輝度、光度、光束な

どで表されるもので、これら相互の関係は「光と光の記録」に載って

います。一般的には、CCD撮像素子に照射される照度や被写体上の照

度で「光の強さ」を示していることが多いようです。

　撮像素子では、光のエネルギーをシリコンのバケツ（画素）で受け

取って、電気量に変換します。一般的なCCDカメラでは、どれだけ電

気量を溜められるかのデータをカタログ上でうたっていませんが、天

体観測用などの計測CCDカメラでは電気量を10,000e（エレクトロ

ン）とか、100,000eと言うような数値で掲載されています。基本的

には、この数値が大きい方が高性能のカメラと言えます。数値が大き

いということはたくさんの光を蓄えることを意味し、カメラが大きな

画素サイズの素子を使っていたり、ノイズの発生が極めて少ないS/N

の良い撮像素子であることを示しています。

　この蓄えられた電荷量を決められた時間の間に転送して、電荷量を

電圧値として取り出します。この操作を連続的に順序よく行ってビデ

オ信号になります。最近のデジタルカメラは、蓄えられた電荷をその

まま量子化（8ビット程度、計測用カメラでは16ビット = 65,500階

調）してメモリに記録しています。

　

>　　質問２．

>　　映像輝度信号は1,000〜100,000ルクス程度（10,000ルクス

>　　程度の屋外の場合）の明るさを256階調に均等分割（１階調当

>　　たり387ルクス）したものと理解してよろしいのでしょうか？

→

　その理解でよろしいと思います。基本的に撮像素子の母材であるシ

リコンはリニアリティが良くシリコンフォトダイオードでは、

1：100,000の階調を持っていると言われていて、その特性は極めて

素直なリニア特性を持っています。つまり、シリコンフォトダイオー

ドは、10,000ルクスから20,000ルクスになると単位時間当たりに蓄

える電荷は2倍になります。

　　CCDカメラでは、なぜシリコンフォトダイオードのように

1：100,000の階調がないかと言えば、画素が小さくて1画素あたり

の読み出し時間が極めて短いのでS/Nが悪くて8ビット程度しか階調が

保てないのです。計測用のカメラでは撮像素子を電子冷却（ペルチェ

冷却）や液体窒素で冷やし、読み出し時間を1秒から数分にしてたくさ

ん電荷を蓄えるものがあります。

　撮像素子は、素子面におおよそ0.006ルクス・秒の光量があたると

適正な電荷が生まれますので、これだけの光量が撮像素子に入るよう

に、レンズの絞りを変えたり、電子シャッタで受光する光量を制御し

ます。

　質問の数値は、屋外の場合であり、例えば室内などではレンズ絞り

や、カメラの増幅回路の切り替えで、4ルクスから1000ルクスの範囲

が濃度として記録され、それ以上は真っ白になったりそれ以下は真っ

黒になったりします。

　また、カメラによっては光量-濃度（これをガンマと言います）を直

線的に扱わずに指数的に扱ったり、ガンマ（光量-濃度勾配）を変えて

階調を広く取ったり狭く取ったりすることがあります。カタログでガ

ンマ=1と書いてあるのは、光量と濃度が1：1に正比例しているもの

です。

　

>　　質問３．

>　　映像輝度信号も照度と同様、放射エネルギーを視感度で換算し

>　　た一種の感覚量ですか？

→

　CCDカメラを一般の目的で使う限り人間の視覚に似せて作らなけれ

ばならないので、撮像素子の前にフィルタを入れて人間の視感度に合

わせています。CCDに使われているシリコン自体は赤外にかなりの感

度を持っているためフィルタを入れないとおかしな色バランスとなり

ます。計測用のCCDカメラでは素子の分光感度特性、量子効率曲線が

明示されていて、光のエネルギー量を正確に測る便宜がはかられてい

ます。

　

　

以上ご参考までに。

　

　

　

--------------------------------------------------------

No.424【CCDの分光感度についてご質問のR.K.さん（2004.07.30）】

はじめまして、光学の初心者です。

CCDカメラでレーザー光を撮影する際に適切なレーザ光パワーを

計算するため検索していてたどりつきました。

　

「光と光の記録」の【レーザシャドウグラフの光源】項に

記載されてる計算式を参考に計算し様としたのですが、

CCDカメラの分光感度特性をどのように反映すれば

よいのでしょうか？

宜しく御願い致します。

　

　

→【安藤回答2004.07.31】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

厳密な計算は上達されてから考察されるとして、簡単な方法として、

CCDカメラの分光感度特性を人間の比視感度とほぼ同じと見なしてし

まうことです。

CCDカメラは人間の見た目のように撮影することが前提なので、そう

見なして差し支えありません。

レーザ光は単色光ですが、比視感度値から光束を求めることができる

ので、照度換算もできます。

　

ただ、CCDそのものは、人の目よりも赤外に強く感度を持っています

ので、赤外フィルタを入れていないCCDで、赤外レーザを使う場合に

は注意が必要です。

赤外には、光束という概念も照度という概念もありません。

照度や光束、光度は人間の感じる波長領域でのみ論じられるものです。

　

以上ご参考までに。

　

　

　

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No.423【輝度値換算についてご質問の電子メーカにお勤めのR.K.さん（2004.07.28）】

はじめまして。光と光の記録をサイトにて拝見させていただきました。

私は現在、某電子メーカーで開発を行っているものです。

　

現在は、携帯用のバックライトユニットの設計および開発を行っております。

LEDを使用して、導光板端面から入光さた光を導光板の面からできるだけ損

失なく均一に出向することを目的としております。

そこで、LED光源の仕様内容は光度はミリカンデラ（mcd)で明記されており

ます。バックライト上では、輝度（cd/m2）で、輝度測定器を用いて計測さ

せております。LEDの光（例えばLEDを4灯使用）を導光板端面から損失なく

光を入光させた際に面から出光する輝度値を換算するためにはどうしたらい

いのでしょうか？

　

　

→【安藤回答2004.07.31】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

輝度測定器でLEDの明るさを測定しようとするとLEDが小さすぎて測

りずらいでしょう。

LEDの光度と導光板の輝度の換算は簡単にはいきません。

導光板の射出光面が完全拡散面であれば計算式に乗るのでしょうけど、

その面が特定の方向に光を強く出すものですと、輝度値はあくまでも

参考の値になってしまいます。

光度から輝度への換算には輝度面が完全拡散面という大前提があるのです。

　

簡単な比較として、

LED面の前に（完全）拡散板をおいてそれを通して輝度値を測り、研究対

象の導光板の輝度を測って比較するという方法なら、LEDの光を導く損失

がわかりやすくなると考えます。

　

以上ご参考までに。

　

　

　

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No.422【電源についてご質問の会社員Doさん（2004.07.10）】

はじめまして　私、Do と申します。

お世話になります。

　

電気についてはまったくの素人です。

そこで教えていただきたいことがいくつかあります。

1.“一次側電源”、“二次側電源”って何ですか？

2.トランスの役目は何ですか？

　　（制御盤にトランスを入れるかどうかっていう会話がありまして・・・）

3.モーターを北米へ輸出する際のＥＰＡｃｔ(エネルギー政策法)、

　　ＮＥＭＡ規格って何ですか？

　

実は、学校を出てから６年ほど勤めてた会社（運送業）を退職して

現在、某会社に契約社員として入って３ヶ月経ちます。

そこで、昨日いきなり打合せ会議に出席するよう命じられ　　

たのですが、会話の内容がわからなかったので教えて頂きたく

メールを書かせてもらいました。

　

お忙しいところ申し訳ございませんがよろしくお願いします。

　

　

→【安藤回答2004.07.10】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

>　　1.“一次側電源”、“二次側電源”って何ですか？

→

発電所で作られる電源は、50万Vととても高いものです。それを中

継地点で電圧を落としながら、最終的に工場では200V、100Vに落

として使います。

このように電圧を変える場合、それは電力会社の変電所であったり、

電柱の柱状トランスであったり、工場内の変電設備であったり、装

置内の電圧変換素子であったりしますが、この場合の入力する電圧

を一次側電圧電源、変換されて取り出される電源を二次側電源電圧

と言っています。

工場などの大口需要家に対しては電力会社は6,600Vで電気を渡し

て、工場の側で変電設備（キュービクル）で必要電源を作っていま

す。

電圧を高くして送電するのは、送電ロスを少なくするためです。

水を送る場合も圧力を高くした方がロスが少なくなると同じ理由

です。

　

>　　2.トランスの役目は何ですか？

>　　（制御盤にトランスを入れるかどうかっていう会話があり

>　　　まして・・・）

→

電源電圧を希望の電圧に変換するためのものです。

おそらく制御盤は100VACの電気で動き、工場内の電源が200VAC

しかないとすると電圧変換せざるを得ないため、トランスを制御盤

に入れる、という意味です。

　

>　　3.モーターを北米へ輸出する際のＥＰＡｃｔ(エネルギー政策

>　　　法)、ＮＥＭＡ規格って何ですか？

→

米国で決められた電気規格(National Electrical Manufacture

Authorizationの略) です。

例えば電気素子に高い電圧が加わっても素子が壊れずに性能を維持で

きる最大の電圧はいくらか、とか絶縁の抵抗はどれくらいか、とか安

全上の取り決めや、素子形状の規格統一を決めているものです。日本

のJIS規格のようなものです。

北米に輸出する装置の電機部品はNEMA規格に適合したものを使え、

ということでしょう。

細かい規格は、書物を購入する必要があると思いますが、1社員が持

つようなものではなく、技術部に1冊ある程度のものです。

　

以上ご参考までに。

　

　

　

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No.421【電気についてご質問の建物管理に従事のZ.K.さん（2004.06.22）】

始めまして、私は久保といいます、

ホームページを拝見しまして、意見ではないのですが

安藤さんにお尋ねしたい事がありメールをさせて頂きました。

私はこの５月まで電気とは全く関係のない仕事についていましたが、その仕

事は一生を通してする仕事ではないと考え６月から建物管理の会社に転職し

現在、SBセンターの空調、電気、給排水設備の保守点検業務を行っています。

転職にあたって採用担当者には、私自身は経験も資格も電気の知識もない旨

を伝え了解の上で転職したのですが、いざ現場に入ってみれば風当たりは悪

く知識がない事について馬鹿にされています、電気については勉強をしてい

る最中ですが何分、高校卒業（普通科）してから１２年電気の勉強などした

事がありませんでした。でもこのまま馬鹿にされたままで、終わりたくない

ですし見返してやりたいと思っています。

そこで、電気の勉強をするにあたってど素人でも理解のしやすい本だとか、

勉強方法があればご教授お願いしたいのですが。

因みに私の電気に対する知識は相当低い状態で、中学レベルかもしれませ

ん、そんな私は約１年後の電気工事士第２種をめざしています。

どうか、宜しくお願い致します。

　

　

→【安藤回答2004.06.22】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

知識を習得するというのはなかなか難しいものです。

簡単にできないからそこ、習得できたときの喜びはひとしおですし、

他人から一目おかれるようになるのでしょう。

学問に王道はないとは昔から言い古されています。

コツコツやるしかないのです。

ものを習得するには、まずモチベーション（動機）がなければなり

ません。

興味も動機の一つでしょうし、報酬も体罰も同じです。

貴殿の場合は、職場での評価が電気への関心の動機付けとなっています。

　

動機付けがあって人は行動を起こすようになるわけですが、次の課題

は持続です。

ものをなすには、長い時間がかかります。一般人であればあるほど時

間がかかります。

そしてそれを持続させるのが大変です。

ほとんどの人が長続きしないで挫折してしまいます。一般人であれば

あるほど持続はしないものです。

ですから、長続きするような努力を別の側面から支援する必要があり

ます。

それが、学校へ通うとか、同じ関心をもっている人たちと交流を持つ

ことだろうと思います。

資格を取るというのは知識習得結果のお墨付きですから励みにもなり

持続への促進剤になろうかと思います。

　

電気の資格を得るための勉強は、資格試験のための参考書、試験問題

集を購入されて、一つづつかみ砕いていくしか方法がないように思い

ます。

参考書などは、図書館などで借りて、どの本が一番親しみやすいか読

み比べることです。相性の良い本に出会ったら購入して何度も何度も

読み返します。

こうした参考書は、工業高校の電気知識を持った人をベースに書かか

れてあるので、最後まで読み続けられないかも知れません。使ってい

る言葉が難しく最初からつまづいてしまうかも知れません。電気に限

らず、書いている当人も専門書の受け売りで書いていることが多いの

で、参考書はできるだけ例えの多いものがわかりやすいと思います。

わからないことがあったら、いろいろなツテをつかって（別の参考書

を見たり、人に聞いたり、セミナーに出たり）わかる努力と工夫をす

ることです。持続があればできます。

持続を保つ一番の薬はその世界をスキになることです。そして素朴な

疑問を持ち続けることです。

　

以上、あまり参考にならないかも知れませんが、ご連絡いたします。

頑張って下さい。

　

　

　

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No.420【光量の換算についてご質問の設計に従事のF.S.さん（2004.06.22）】

はじめまして。私は愛知県在住で設計、開発をしている者です。早速ですが

光量の換算方法を調べていたところ、光と光の記録を検索し、拝見させてい

ただきました。ルクスから光束（ルーメン）、キャンドルを換算したいので

すがなにぶん、知識不足なので、お忙しいとは思いますが、ご質問させてい

ただきました。

アウトドア用のランタンを50cmの距離から照度計にて測定したところ、

値が100ルクスの場合、その時の光束、キャンドルはどのように求めれば

いいでしょうか？

照度からルーメンを求めるには照射された面積がわからないと求まらないと

のことですが、その面積の定義、計算方法はどのようになるのでしょうか？

　

　

→【安藤回答2004.06.22】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

ランタンはどのような形状のものでしょう？

四方八方に光が放射されるものですか？

それとも、蛍光灯のように反射鏡がついているものですか？

　

四方八方に光が拡がるタイプ（裸白熱電球のようなもの）ですと話

が簡単です。

50cmで100ルクスですから、1メートルで25ルクスとなりますか？

照度の逆二乗則が成り立てば、そのランタンは点光源とみなして差し

支えないので、光度は25カンデラ、周囲に放射される光束は、4πI

で、4 x 3.14 x 25 = 314ルーメンとなります。

　

反射鏡がついたものですと、話が複雑です。反射鏡によって反対に

放射される光が反射して前面に投影されるからです。

このタイプのものだと、50cmの距離が倍になっても照度は1/4には

ならないでしょう。

このタイプから光束を求めるのは少し複雑です。

まず、ランタンを固定し、一定の距離を置いて照度を測ります。まず

中心部の最高照度を求めます。次に最強照度の半分の照度の範囲を測

り、最後に10%程度の照度の範囲を求めます。

この照度マップから平均照度を求め、照度面積をかければ照射されて

いる光束（ルーメン）が求まります。

光度（キャンドル）の定義は、光源が点光源である必要があるので、

ランタンが面光源（蛍光灯のようなもの）ですと、意味がありません。

面光源が点光源として見なせる照射距離（面光源のおよそ10倍）では

じめて疑似的な光度が算出できます。

ランタンが80cm程度の大きさだとすると、8メートル離れて始めて

点光源と見なせます（照度の逆二乗則が効いてきます）。

この例の場合、8メートル離れてその照度を測り（おそらく微弱です

から微弱な光を検知する照度計が必要です）、8メートルの球の体積

を求め（4π8x8x8/3）（これに照度（E）をかけて、4πで割ったも

のが光度となります。

つまり、

　　E x 8 x 8 x 8 / 3

が光度となります。ただし、この光度は指向性のある光度（特定の照

射範囲内だけの光度）となります。

　

以上、ご参考までに。

　

　

　

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No.419【シュリーレンのナイフエッジについてご質問のK大学修士１年のH・Iさん（2004.06.15）】

初めまして、K大学修士１年のH・Iと申します。

超音波を用いた研究をすることとなり、手始めとして音場の可視化をするこ

ととなりました。

そこで色々調べているうちにAnfoworldに辿り着きました。

シュリーレン法について詳細に分かりやすく説明されていてとても参考にな

ります。

　

突然の質問で失礼いたしますが、

ナイフエッジに関して質問があります。

シュリーレン法で使用されるナイフエッジというのは薄い板（かみそりの

刃）などを用いて自作することはできるのでしょうか？

それとも業者から購入するべきなのでしょうか？

No.408の方と似たような質問になってしまいますが、どのようにして作れ

ばいいのが私の少ない知識ではいまいち分かりませんでした。

　

今までレーザー等を使用したことがなく、今回光学系を組むのが初挑戦と

なりますが、安藤さんのHPを参考にさせていただきがんばりたいと思います。

どうぞよろしくお願いいたします。

　

　

→【安藤回答2004.06.15】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

>　　ナイフエッジに関して質問があります。

>　　シュリーレン法で使用されるナイフエッジというのは

>　　薄い板（かみそりの刃）などを用いて自作することはできるの

>　　でしょうか？

→

それで結構です。

むしろ、ナイフエッジを微動するステージの方が大事です。

レザーの刃を3軸ステージ（XYZ軸微動機構座）に取り付けて、シュ

リーレン光をサブミリ単位でカットする必要があります。

シュリーレンの収束光をうまく遮ると、見事なシュリーレン写真

（暗視野）が得られます。

3軸ステージのために業者からナイフエッジ部を購入されるケース

があります。

自作されても構いません。肝心なのは剛性のあるステージでサブミ

リ（0.05mm単位）で微動、固定できる機構を持つものが必要です。

　

以上ご参考までに。

　

　

　

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No.418【リレーの記述の誤りを御指摘のつくばA.T.さん（2004.06.15）】

小生化学屋で電気の勉強しています。リレーの素子を読まさせていただき

ました。

ただきずいたのは、normary　 は　normally　が正しいと思いますので。

　

→【安藤回答2004.06.15】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

ご指摘ありがとうございました。

早速修正しておきました。

<http://www2.ocn.ne.jp/~anfowld3/Elecitel2.html>

　

このコンテンツは、なかなか更新できなくて心苦しく思っています。

今回のような刺激があると更新が促されるのですが。

今後ともよろしくお願いします。

また、なにかありましたらご一報下さい。

　

ありがとうございました。

　

　

　

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No.417【面状発光の輝度→光束変換についてご質問のD社JNさん（2004.06.10）】

はじめまして。ＨＰ拝見いたしまして、メールさせていただきました.D社

のJNです。

　

点光源において、１ｃｄ＝４πｌｍだと思いますが、蛍光灯ような管状光

源或いは面光源において、カンデラからルーメンへ換算するとき、同じよ

うに４πをかけるのは宜しいでしょうか？

例えば、10ｃｍ２（0.001ｍ２）の面光源、１W電力を投入する場合は、

輝度計で測定の輝度は5000cd/m2で、両面発光と考えると、そのlm/wは

下記のように計算すれば、正しいでしょうか？

ぜひ教えでください。

　

5000ｘ0.001ｘ2ｘ４π/１＝40π lm/w

　

→【安藤回答2004.06.12】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

>　　点光源において、１ｃｄ＝４πｌｍだと思いますが、蛍光灯

>　　ような管状光源或いは面光源において、カンデラからルーメ

>　　ンへ換算するとき、同じように４πをかけるのは宜しいでし

>　　ょうか？

→

4πの数値的根拠は、光度が4πという立体角の空間に放射される時

の全方位の光束ですから、面光源に対しては適用できません。

光度（カンデラ）は、面光源に対しての値ではありません。

蛍光灯の明るさ表記には、光度は使われてないはずです。

面光源の明るさ表記は、輝度が多いと思います。蛍光灯は光束で示さ

れることが多いようです。輝度は明るさの度合いだけを示すもので、

輝度から光束を求める際は慎重に取り扱わなければならないことを

ご理解下さい。

　

>　　例えば、10ｃｍ２（0.001ｍ２）の面光源、１W電力を投入す

>　　る場合は、輝度計で測定の輝度は5000cd/m2で、両面発光と

>　　考えると、そのlm/wは下記のように計算すれば、正しいでしょ

>　　うか？ぜひ教えでください。

>　　　5000ｘ0.001ｘ2ｘ４π/１＝40π lm/w

→

　蛍光灯の発光効率は、75ルーメン/Wと言われています。上の式だ

と40π（=126）ルーメン/Wとなり、かなり効率のよい発光になり

ます。1.7倍も違うので、この値は慎重に扱わねばなりません。

　輝度の単位は、なるほど、光度を面積で割った次元なので、面光

源の面積をかけてやれば光度（カンデラ）の単位が取り出せそうです

が、輝度の定義はそうではありません。輝度の単位には立体角という

単位が隠れています。また、輝度は完全拡散面という条件の下で定義

された値です。ですから輝度は、自由自在に変換して扱えるシロモノ

ではないことをご理解下さい。

　輝度は、そもそも面をもった輝度体の明るさを表現するために作ら

れた値で、光の本質的な（上流にある）単位ではありません。下流に

ある単位です。従って、輝度（下流にある単位）から光束（上流にあ

る単位）を求めるのは結構大変です。逆に光束から輝度を求めるのは

比較的楽です。

　上の参考例の場合、このように考えられたらいかがでしょうか。

被写体が10cm^2の両面発光とありますから、1m離れたところでこ

の発光体からの照度を求めます。10cm^2の被写体は3.2cmx3.2cm

程度なので、1m離れて見れば十分に点光源とみなせます。1mで測定

した照度（E）は、そのまま発光体の光度となります。また、10cm^2

の発光体が放射する光束は4πEとなります。（厳密には面光源なので

面の90度方向は光の放射が少ないと思われ、4πEの光束はないと考え

られますが便宜的にそうします。）

　4πEルーメンという数値と、輝度計で測った輝度値（B）の関係を

構築します。輝度は、発光面と垂直方向にのみ光度と同じ値を取り、

発光面を斜めから見た角度からの輝度は見かけの光度となります。

（これが輝度定義理解の難しいところです。光度には本来面積成分

はないので。）

　したがって、輝度に見かけの光度にするための常数をかければ関

係式を求めることができると思います。

　

不安定な輝度から厳密な光束を求めるのは随分と難しいものです。

輝度面が完全拡散面でなければ式に乗らないし、微小面積を積算

していく必要もあります。

求めたいものが、発光体の発光効率（ルーメン/w）であるなら、発

光面の輝度からでなく、放射する光束（照度）から全光束を求めら

れた方が正確に求まるように思います。

　

以上ご参考までに。

　

　

　

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No.416【偏光顕微鏡についてご質問の大学生OBTさん（2004.06.09）】

突然で失礼します。大学の課題で困っているので、知恵を貸していただければ

と思います。

偏光顕微鏡の原理を教えていただきたいです。

　

→【安藤回答2004.06.9】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

何をどのレベルでどの程度お答えすれば良いのかよくわかりません。

百科辞典で「顕微鏡」を引いて、その中に偏光顕微鏡の項目がありま

すからそれをごらん下さい。

その内容でわからないことがあれば具体的にご質問下さい。

顕微鏡を作っている会社、ニコンやオリンパスのサイトで顕微鏡につ

いて詳しく解説されています。

その内容を見られて、わからないことがあれば具体的にご質問下さい。

　

大学の課題とはどのような内容なのでしょう。こちらは皆目わからない

ので答えようがありません。

偏光顕微鏡の原理をレポートするものなのか、偏光顕微鏡を利用すれば

解決する内容をレポートするものなのか、こちらからの回答の方向が見

いだせません。

また、おたずねになっている内容で、そちらが、顕微鏡をわかっている

か、偏光という知識をわかっているか、偏光顕微鏡の使われ方を理解し

ているかなどがよくわからないので、どうやって回答していいかの糸口

もつかめません。

ご参考までに。

　

　

　

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No.415【レンズフランジバックについてご質問のS.T.さん（2004.05.29）】

以前にも、メールさせていただきましたS.T.と申します。

ぶしつけな質問でたいへん恐縮ですが、

カメラのフランジバックについてご質問させていただきます。

一般的に各カメラメーカーのレンズによってフランジバック

が決まっていると思いますが、このフランジバックの誤差

というのは基本的にどのくらいの範囲で許されるものなの

でしょうか？

こういう質問をするのは基本的に光学的なことがわかって

いない証拠だと自分でも思うのですが、現在特注のCCD

カメラを作る必要があってとりあえず一般的な知識で

製作にあたったのですが、ピントが合う位置がレンズの

ピントリングの目盛りとかなり食い違っているため苦慮しています。

　

→【安藤回答2004.05.30】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

>　　このフランジバックの誤差 というのは基本的にどの

>　　くらいの範囲で許されるものなのでしょうか？

→

フランジバックは、Cマウントレンズ、Fマウントレンズなどのような

交換レンズにおいて必要な光学規格で、レンズマウント面から撮像面

（フィルム面、撮像素子面）までの距離を言います。このような条件

で取り付けたカメラレンズは、ピントリングを無限遠にセットしたと

き、無限遠像が撮像面に結像します。

レンズは、ピントリングを回すことによってレンズが繰り出され、無

限遠の位置で最も撮像面に近づきます。

フランジバックの許容精度は、一般的な工作精度程度で十分です。つま

り5/100mm程度で問題ありません。例えば、Cマウントのフランジバ

ックは、17.526mmですが、17.53mmとしているカメラメーカをたく

さん見かけます。この程度で仕上げても、レンズを無限遠に合わせれば

レンズの持つ過焦点距離に入ってしまうためです。

　

>　　ピントが合う位置がレンズの

>　　ピントリングの目盛りとかなり食い違っているため苦慮しています。

→

レンズ側に問題があります。

どのグレードのレンズを使用されているのかわかりませんが、1万円か

ら5万円程度のCマウントレンズでは、レンズの距離目盛りと実際の撮影

距離が違うのは日常茶飯事です。レンズ設計自体に問題があることもあ

るし、レンズ自体の調整が必要な場合があります。

映画用のレンズは、カメラ助手が俳優さんを見ながら（カメラファイン

ダはチーフカメラマンが見ているので）、ピントリングを回して行くので、

レンズ距離目盛りと実際の撮影距離が一緒であることが必須でした。

この場合にはレンズ調整エンジニアがレンズを調整して何度もテストを

繰り返して撮影に回していました。レンズ調整だけで5-6万円はかかりま

すから、1本数百万円もする映画用レンズだからこそできる事なのかも知

れません。

レンズのピント調整の簡単な見極め法は、無限遠の被写体（レンズ焦点

距離によっても異なりますが、おおよそ10m以上）にピントを合わせて、

レンズの無限遠でピントが合うかどうかチェックします。

ピントが合わない場合は、カメラのフランジバックが合っていないか、

レンズ自身のフランジバックが合っていないかのどちらかです。

無限遠でのピントが合っていたら、今度はレンズ最短距離の位置でピン

トが合うかどうかを見ます。

無限遠でピントが合って、最短距離の位置でピントが合わない場合はレ

ンズ側の調整が必要です。

最近はオートフォーカスになってきていて、距離目盛りの存在が薄らい

でいますからあまりそちらを信用されず、自分で独自に目盛を打ち直し

た方が良いかもしれません。

　

以上ご参考までに。

　

　

　

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No.414【モータの巻き線についてご質問のHOKAOさん（2004.05.28）】

モーターコイルに関して調べていましたら

貴ホームページに接しました。

　

タイで設備保守に従事してる、HOKAO といいます。

早速ですが、３相　２００Ｖ　１５０Ｗ　５０Ｈｚの

モーターの巻き線を、３８０Ｖ仕様で巻いた場合

どのような結果になりますか？

教えてください。

　

→【安藤回答2004.05.28】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

専門分野ではないので、確たる回答を申し上げられません。

200Vで150Wの定格出力が出るモータの巻き線をほどいて380V用に

巻き直すという意味でしょうか？

質問の意味するところがくみ取れないのでよくわからないのですが、

380Vの三相交流電源が印加されて、定格出力が出るモータを200V

の電圧で回すと、出力が上がらず負荷によっては、回転磁界に回転子

がついていかず回転が上がらなくなります。

本来、200V用150Wで設計してあるモータの回転子、固定子のサイズ

に無理して380Vの電源しかないので巻き線を巻いて380Vで使った場

合どうなるか、という質問だとすると、380Vでも150Wを超えなけれ

ばモータにかかるストレスは大丈夫だと考えますので、巻き線の素材が

380Vに対応してターミナル（端子台や絶縁素子なども380V対応であ

れば使えると思います。ですけど、電気規格の適合を受けていないので

常時使用で不具合が出たときに設計、施工、運営管理上問題が起きると

思います。

　

以上、思いつくまま述べました。

ご参考までに。

　

　

　

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No.413【照度と輝度についてご質問のY.K.さん（2004.05.19）】

こんにちは。光と光の記録を拝見しました。光について少し興味が出て

きましたが、なにぶん難しくて・・・。

お忙しいところ恐縮ですが、照度と輝度のところで質問があります。

同じ空間であっても壁面や床面の色彩が違うと照度が異なる。という話

しを聞いたのですが、光束が同じであれば、照度は変わらないような気

がするのですが？？？それと、輝度と光束発散度って同じに考えてよい

のでしょうか？？？初心者ですみません。

　

→【安藤回答2004.05.19】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

>　　同じ空間であっても壁面や床面の色彩が違うと照度が異なる。

>　　という話しを聞いたのですが、光束が同じであれば、照度は

>　　変わらないような気がするのですが？？？

→

照度の定義は、単位面積当たりに入射する光束です。

光速が光源から来るものであれば、床とか壁とかは全く関係のない

ものです。しかし、壁や床から光が回り込んで、測りたい部位を照

らすのであれば話は変わって来ます。

部屋が明るい壁紙や床材でできていると明るく見えるのは光が回り

込んでお互いを照らしあうためです。

　

>　　輝度と光束発散度って同じに考えてよいのでしょうか？？？

輝度の考えは、照度に対する「完全拡散体」の明るさの度合いです。

物体を完全拡散体としたときに、照度に対してどのような明るさに

なるかを表したものです。

光速発散度は、単位面積から放出される光束で示されます。従って、

輝度と光束発散度は違います。

輝度に、完全拡散体の基本概念であるπ=3.14159（円周率、これ

が拡散の度合いになる）を割った値が光束発散度になります。

　

以上参考までに。

　

　

　

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No.412【電源のアースについてご質問のFA装置設計関係者S.Yさん（2004.04.30）】

はじめまして、ネットで検索をかけて調べていくうちにここに辿りつきま

した。

私はFA装置の電気設計を担当しているのですが、電気設備に関しては今ま

で勉強してきたことが無くいろいろとわからないことがあります。

今は絶縁抵抗試験方法について調べているのですが、試験の目的と方法を

簡単に教えて頂けますでしょうか？

対象となる被試験体は、FA装置（パソコンとPLCで制御している３軸ﾛﾎﾞｯﾄ）

です。

この装置は、工場からの電源（単相AC100V）を装置に取り込み、装置内で

無停電装置（UPS）を通してパソコンに電源を供給しています。

あるﾕｰｻﾞｰから絶縁抵抗試験を行った結果、『パソコンの無停電装置（UPS）

のコンセントを装置に接続したまま試験を行うと0.14MΩぐらいになった。

UPSのコンセントを外すと問題無かった。なぜか？』という問い合わせを受

けました。

絶縁抵抗試験自体知らなかったので、回答の為にいろいろと調べているい

るのですが、UPSのメーカーに問い合わせをしようにも、自分が質問の意

味さえわからない状態です。

わかることがあれば教えて頂けないでしょうか？

　

　

　

→【安藤回答2004.05.01】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

当方も、ご質問の分野で専門にやっているわけではないので、適切な

回答ができるかどうか自信がありません。

　

絶縁試験を行う第一の目的は、AC100Vの電源経路がしっかり確保さ

れていて外部に漏れ出ないかどうかを調べるものです。

　水圧の高い配管やポンプなどでは、水が圧力で漏れないかどうかを

テストする水圧試験というのがありますが、絶縁抵抗試験は、これと

極めて似ています。

水圧試験をなぜするかというと、配管や接ぎ手、ポンプのケーシング

から水が漏れないかどうかを高い水圧をかけて事前にチェックを行い、

水の漏れ具合で配管の安全性を確保するものです。もし配管にヒビが

入っていて水が漏れた場合、周りに水が漏れ出て、水浸しになります。

ひどい場合には破裂が起きて機械が止まってしまいます。

　電気も同じようなもので、電気を流す経路が電気を流さない経路、

つまり、筐体部と完全に絶縁されていなければなりません。そうでな

ければ電気が意図した経路で流れず途中で漏れ出てしまうからです。

漏れ出た電気は機器の周りに溢れて、人が触った時に感電の危険があ

ります。あふれ出た水は速やかに下水道に流すのが常套手段であるよ

うに、筐体の周りにたまった電気は速やかに取り去ってやらねばなり

ません。それがアースという手段です。

　

絶縁試験は、電気の経路とそれ以外の間がどのくらいの抵抗があるか

を調べるものです。

例えば電気コードの被覆の外側と電線の芯が1MΩの抵抗であったと

すると、100VACの電源がそのコードに流れたとき、電線からコード

の被覆に添って、

　　100V / 1MΩ = 0.1mA

0.1mAの電気が漏れてしまいます。途中で漏れるのですから長い間

にはどんどん漏れて、必然的に最終地ではほとんど電圧がないよう

な状況が生まれます。それ以上に人体に流れて危害を与える方がも

っと危険です。

そういうわけで、電気器具はこうした不具合が出ないように安全基

準を設けて絶縁抵抗試験を行って電気機器の電気の漏れ具合を測っ

ています。絶縁試験が特に必要なのは、動力モータなどのような大

電力を扱う機器や、高圧発生器などの高圧を扱う電気機器、漏電な

どが起きやすい使用環境での電気機器、揮発物を扱う環境での電気

機器は、適時絶縁試験を行って電気機器の保守点検につとめていま

す。

　

>　　『パソコンの無停電装置（UPS）のコ ンセ ント を装

>　　置に接続したまま試験を行うと0.14MΩぐらいになった。

>　　UPSのコンセントを外 すと問題無かった。なぜか？』

→

UPSの電源の絶縁が悪いためだと思われます。

UPS単体で絶縁試験をして、同じ結果になればUPS機器の絶縁不良で

す。

0.14MΩ = 140KΩというのは随分と低い値ですね。

UPSは、商用電源のAC100Vをいったん直流に直して一部をバッテリ

充電にあてて、その直流から再度AC100Vに作り直しています。UPS

が直流からAC100Vを作り直すとき、2線のうちの1線を接地（コー

ルドライン）にしてあるのかも知れません。単相100Vはホットラ

インとコールドラインの2線でできているのが一般的で、コールド

ラインはアースと同じ電位になっています。つまり、一般のAC

100Vは、アースと同じ電位のコールドラインに対してホットライ

ンが+141V（ピーク） 〜 -141V（ピーク）にサイン波で交番して

電圧と電流が変動しています。

　UPSにコンセントを差し込んだままで絶縁試験を行うと、UPS側の

電源ラインのコールド側が接地になっているので抵抗が低くなって

いると考えられます。

　分電盤から引いてくるAC電源でも分電盤のブレーカを落として電

気コードをつなげたまま絶縁抵抗を測れば同じように抵抗が低くな

ると思います。

　

以上は、何度も言いますが、私の専門外のことなので確信は持てま

せん。

およそこのようなことだろうと思います。

私の情報を元にそちらの専門の方にご相談されると良いかと思いま

す。

　

以上ご参考までに。

　

　

　

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No.411【外乱光の計算についてご質問の自動車部品会社に勤務のT.I.さん（2004.04.23）】

初めまして。A県のT.I.と申します。仕事で画像処理を担当することになっ

たのですが、いかんせん光のことがさっぱり分からなかったので、検索し

ているとここに当たりました。圧倒的な情報と詳しさにびっくりしながら、

現在勉強中です。ただ、別館のコーヒーやＭＴＢ等の雑談も面白く、なか

なか勉強が進みません^^;)

　

さて、ここから本題なのですが、画像処理における”良い画像”というの

を撮影環境側から定量的に評価する必要が生じており、ちょっと困ってい

ます。素人ながら下記のように考えてみましたがこんな考え方で良いので

しょうか？宜しければ教えてください。また、こういった分野でのいい参

考書があれば御紹介いただけないでしょうか？

　

外乱光があたる環境で安定的な画像を得る為に、単一波長fの投光とバン

ドパスフィルタを使用することを考えた場合、

外乱光の波長fの光パワー：Pn[W/cm2]

投光の光パワー：Pl

被写体の分光反射率：k

投光機から被写体までの距離：L0

被写体からカメラまでの距離：L1

とすると、被写体に入射する光パワーは

P = Pn＋Pl/L0^2

　（外乱光の光源は被写体から十分離れているので距離の影響は無

　　視できる）

従って、被写体から反射する光のパワーは

P' = k × P

　= k ×(Pn＋Pl/L0^2)

カメラに入射する光のパワーは

P'' = P'/L1^2 + Pn

　= k×(Pn＋Pl/L0^2)/L1^2 + Pn

従って外乱光のパワー，被写体の反射率を実験によって求めることにより、

必要な投光量と CCDカメラのレンジ等の仕様を概算することが可能。

　

別館ともども更新を楽しみにしています。これからも宜しくお願い致します。

追伸：”光と光の記録”御出版おめでとうございます。当然早速買わせて頂

きます。上に書いたいい参考書はまずこれでしたね。

　

　

　

→【安藤回答2004.04.24】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

　貴研究テーマの光学的レイアウトが十分に飲み込めていないので、

適切な答えになっているか自信がありません。

以下、私のコメントです。

　

　・外乱光は太陽光と考えて良いか。

　・外乱光の光パワー：Pn[W/cm2]は、被写体に到達する単位面積

　　あたりのエネルギ（=照度）と考えて良いか。

　・投光の光パワーは、投光距離の二乗で割っていることから、

　　光度と考えて良いか。

　・投光光源は、二乗測を満足できる点光源と考えて良いか。

　　（レーザのような指向性の強い光源は二乗則を満足しない。）

　・被写体は、鏡面反射するものなのか、完全拡散板のようなもの

　　と考えて良いか。（完全拡散面での光の反射は、反射率Kに

　　π（=3.14159）を割ったものになる）

　・完全拡散面で反射した光（P'）の単位は、輝度として与えられる。

　・カメラに入射する光は、レンズを介すると想像するが、レンズの

　　明るさ（レンズ絞り=F）の考察がない。

　・輝度としてとらえるP'（完全拡散面で反射した光）が、レンズ

　　（絞りF）でカメラ撮像面に到達する時の単位面積当たりのエネ

　　ルギー（Ec）は、

　　　Ec = P' x π x Q x /4F^2

　　で示される。

　　ここで、Qは結像係数（レンズなどによる光の吸収、一般的に

　　0.828）。

　・外乱光は、どのような形でレンズを介してカメラに入るのか。被写

　　体を画面一杯に撮影すれば外乱光はカメラに入って来ないのではな

　　いか。バンドパスフィルタは被写体の前に置くのか？　レンズの前

　　に置くのか？撮像素子の前に置くのか？

　

> 従って外乱光のパワー，被写体の反射率を実験によって求めるこ

>　とにより、必要な投光量とCCDカメラのレンジ等の仕様を概算す

>　ることが可能。

→

ご研究の内容は、外光に惑わされずに投光器で被写体を明確に撮影し

たいことだろうと想像します。

投光器を近づければ被写体を照らす光は強くなります。被写体が拡

散面であるならば撮影距離によって被写体の明るさは変わりません。

レンズの絞りによってカメラに入射する光エネルギは変わります。

ナローバンド（狭帯域）の バンドパスフィルタを使ってレーザ光を

照射した方が外乱光との遮断は良好です。カメラに入ってくる外乱

光はどのような経路で入るのでしょうか。場合によっては無視でき

るものかも知れません。

　

いずれにしても、考察の方向性は良いと思いますので、これらのパ

ラメータを元に実験し試行錯誤されて法則性を見いだせると良いか

と思います。

　

以上ご参考までに。

　

PS.　詳細にホームページを訪問していただき心より感謝申し上げ

ます。貴重なご意見を元にコンテンツに反映していきたく思ってい

ます。今後ともよろしくお願いします。

　

　

　

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No.410【電源アースについてご質問のTaさん（2004.04.22）】

初めまして、Taと申します。このペ−ジを見ていまして過去の解答に関連

して質問があります。

電灯線のア−スの件です。以前から疑問に思っていたのですが解説お願いい

たします。

　

教科書には高圧と低圧の混触時の危険防止と有ります。確かにその通りです

が、それ以上に大切なのは大地に対しての電位を確定することではないでし

ょうか。低圧とはいえ、２線共が完全に大地に対し浮いていたら、雷などが

なくても風等による静電気だけでもものすごい電圧（大地に対し）がかかる

と思います。ライン長が長ければ大地から完全に浮いた低圧回路全体が大地

との間に持つ静電容量もすごく大きくこちらの方が怖いと思うのです。いく

ら架空地線等でシ−ルドしていても接地していなければやがては電荷がたま

り最後には最も絶縁の弱いところで大地に対し放電すると思うのですが。

　

もう何十年も疑問に思っています。宜しくお願いいたします。

　

　

→【安藤回答2004.04.24】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

　当方、アースに対しての知識はそれほど深くありません。

逆に貴殿と同じように素朴な疑問を抱き続けている者です。

　

>　　教科書には高圧と低圧の混触時の危険防止と有ります。

>　　確かにその通りですが、それ以上に大切なのは大地に

>　　対しての電位を確定することではないでしょうか。

→

　アースの取り方を正しいやり方で行おうととすると、大きな銅板に

よる接地板を地中深くに埋め込むなど大変な設備と投資が必要です。

逆に簡単なアースでは、漏れた電気の行き場がなくて溢れて返って逆

効果になります。

　アースとは、電子が有り余っている大容量のプール（大地）から電

位差をなくすために瞬時に電子を送り込む作用です。従って、アース

ラインは太い導線で大地とつながれなくてはなりません。大地に対し

ての電位を確定することは、設備的にとても大変なことです。大地を

特定するのは意外と難しいのです。

　地面にデジタルマルチメータの測定棒を突き刺して、2点間の抵抗

を測ったことはおありでしょうか？　おそらく、「O」オームではな

いハズです。数100オーム以上はあるはずです。砂地などは石の粒で

できていますから絶縁に近い値を示します。こうして見ると、ホント

の大地ってなんだろうって思ってしまいます。ホントの大地に対して

アースを施したとしても、建屋から 本当の大地（電気的な絶対「0」

V）までなんらかの抵抗成分を介して電気が流れます。1Aの電流が

溢れたとして大地に流れるとき、100オームの抵抗があればその電

位差は100Vです。家庭用電源電圧であれば真の大地までアース線

に溢れた電気は届きません。途中で霧散してしまうでしょう。

　ホントのアースは、地中深く、鉄とニッケルがいっぱいある地層

まで掘り進んでそこに銅板を打ち込むことなんでしょうけど、そん

なことまでしている施設はほとんどないでしょう。

　このことからもアース間でも電位差があることがわかると思います。

　だから、現実のアースというのは、限られた地域だけで仮想の「0」

レベルを考えそれをアースとしているようです。ある施設の建屋では

鉄骨構造材に太い電軌線をボルト締めして鉄骨を仮想のアース（たく

さんの電子を供給できるもの）としているかも知れません。

　

【アースの考え方】

　アースの基本的な考え方は、電気機器の絶縁不良による漏電防止と、

電力の送電における電位差による事故防止だと考えています。もちろ

ん帯電防止の意味でのアースも重要だと思います。

アースの概念としては、一般的な電気機器を扱う際の低電圧でのアー

スと、電力送電を扱う際の高電圧でのアース、電気計測装置（送受信

装置）を扱う微弱電流を扱う際のアースがあると思います。もちろん

これは大雑把な分け方ですが、細かい所では洗濯機などのように漏電

の危険が強い機器でのアースや、タンクローリーなどような揮発物を

運搬する車両での移動物体のアース、無線機などのアースなどいろい

ろあると思います。

　これらをすべてひっくるめて同じ言葉のアースという概念で処理し

てはいけない気がします。時にはアースをしない方が機器に対して優

しいことを何度も経験しました。高圧発生・送電機器と電子機器のア

ースは同じにしない方が良いということです。両者を同じアース処理

するととんでもない不具合（事故）が発生します。

　私の経験でこんなことがありました。

カミナリの実験、高圧放電の実験施設に訪問した時のことです。我々

は、コンピュータ、計測用高速度カメラ、放電撮影タイミングを取る

ためのTTL信号トリガ装置を持ち込みました。放電のメカニズムを高

速度カメラでとらえてやろうという目的でした。高電圧の実験だから

アースはしっかりとらなくてはいけないという理解のもと、我々の計

測機器の電源アースを実験設備のアースに結線しました。事故はここ

で起きました。我々の持ち込んだパソコン、高速度カメラの動作が不

安定になり、最後には機器が壊れてしまったのです。

　理由は、放電実験時、高圧発生器とその周りで発生した高電圧がア

ースに回り込み、スムーズに大地に戻されず我々の電子機器に流れ込

んだのです。また、電源電圧（2線間）に強烈なサージ電流（ = カミ

ナリ発生時に入り込む津波のような電流）が流れ電子機器の電源部に

ダメージを与えました。

我々は、この経験以後、こうした実験をする際に研究所からもらう電

源には絶縁トランスを使って、一次側から完全に絶縁した電源を作る

ようにしています。また、アースは共通のアースはとらず我々の側だ

けで処理するようにしました。トリガも光ファイバを使って電気的に

絶縁するようにしました。こうすることによって以後、不測の事態を

招くことはなくなりました。

　

　歪みゲージなどミリボルトの微弱信号を扱う電子計測ではノイズ対

策に頭を悩ませます。アースも勿論神経を使います。電子計測の分野

では、共通のアースを取るということはまずありません。共通のアー

スを取る場合、よほどアース側がしっかりしていて一定のグランドレ

ベルを保ってくれない限り、アース側の不安定によって計測データが

正しく得られない結果になってしまうからです。ですからセンサーは

一つ一つ独立して取り出します。場合によっては、センサーから出た

微弱信号を位相が180度ずれた（反転した）信号にして送り出します。

こうすることによってノイズに強い信号となるのです。2線間は耐え

ず反転した信号が流れることになります。イーサネット信号などはこ

うした差動信号で送られています。

　

　電力線の設備では、アース処理は必須です。変電設備や、大型の

受電設備には必ずアース設備が設けられているはずです。動力設備

（大型モータ）を扱う機器ではアース処理は大切だと思います。電

動工具などは現場で耐えず引きずり回しますから、電線の被覆が破

れたり劣化したりします。こうしたとき、動力線の電圧が工具に漏

れて人体に流れる危険があります。このときアース線を施したAC電

源（単相3線）であれば感電する危険がなくなります。ヒドイ漏電の

場合は電源ブレーカが飛びますけど。

　

　

>　　２線共が完全に大地に対し浮いていたら、雷などがなくても風

>　　等による静電気だけでもものすごい電圧（大地に対し）がかか

>　　ると思います。

→

おっしゃる通りで、我々も車から降りたときに静電気でビリッと来る

のを何度も体験しています。

しかしながら、自動車の中にいるかぎりビリッと来ません。つまり、

わざわざ電位を作らなければ平和なのです。

だから、やみくもにアースをとらずに、電位差のありそうなところの

相互間でアースを取った方が無難です。

　

以上ご参考までに。

　

　

　

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No.409【メタルハライドランプの寿命についてご質問の製紙会社勤務のY.K.さん（2004.04.21）】

Anfoworld 安藤様

　

はじめまして

製紙会社に勤めております、Y.K.といいます

インターネットで、光源や画像処理について調べていたところ、

このページに行き着き、すぐにお気に入りに登録しました。

非常に詳しい内容で、大いに参考にさせていただいております。

　

ところで製紙工場でも、紙の生産工程監視のために、CCDカメラがいくつか、

使用されるようになっており、そのためのシステムが市場に

出回っております。

私の仕事は、そのシステムの仕様を比較、検討し、導入する、といった

ことをしております。

　

現在、購入を検討しているシステムの光源に、各社メタルハライドランプ

150または400Wが使われています。

お聞きしたいのは、ランプ寿命についてです。これについて、A社は9,000

hr、B社は20,000hrと書かれています。ランプの製作メーカが違うのかも

知れませんが、同じメタルハライドランプで、寿命が2倍以上も異なること

はあるものでしょうか。ランプの使い方としては、基本的には24Hr連続点

灯となります。

　

お願いついでにもう一つお願いします

これも光源の寿命についてです。

別のシステムで、メーカ仕様では「ハロゲン管」と書かれています。

この光源の寿命が5年間とされているのですが、これも、24Hr連続

点灯で、こんなに長い寿命というのは、現実可能なのでしょうか。

　

以上の2点、何かアドバイスをお願いいたします

　

　

　

→【安藤回答2004.04.21】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

>　　お聞きしたいのは、ランプ寿命についてです。これについて、

>　　A社は9,000hr、B社は20,000hrと書かれています。ランプ

>　　の製作メーカが違うのかも知れませんが、同じメタルハライ

>　　ドランプで、寿命が2倍以上も異なることはあるものでしょう

>　　かランプの使い方としては、基本的には24Hr連続点灯となり

>　　ます。

→

同じ出力で、価格が高ければ寿命が長くても納得できます。

有名なメーカであればその寿命は信用しても良いと思います。

ランプバブルの耐熱構造、ランプのシーリング、電極の支持構造、バ

ラスト（電源装置の性能）などでランプの寿命が左右されます。

ただ、寿命の定義が曖昧なので、寿命の定義も確かめておかなくては

なりません。

通常は、初期性能の50%の出力となった時を定格出力と言っているよ

うです。しかし、塗装検査や色あいを見る際に使うメタルハライドラ

ンプはもっと厳格で寿命も短いのが普通です。工場内の照明や街路灯

などは、光の品質が問われないので丈夫で長持ち、低価格のものが好

まれます。

しかしながら、使用目的によっては、フリッカ（チラツキ）がでない

もの、色温度が変動しないものなどの厳しい条件がつきますと寿命を

短く設定しているメーカもあるようです。

また、使用条件によってもランプ寿命は左右されます。使用するラン

プの環境温度が必要以上に高いとランプ寿命に影響を与えます。

　

　

>　　別のシステムで、メーカ仕様では「ハロゲン管」と書かれてい

>　　ます。この光源の寿命が5年間とされているのですが、これも、

>　　24Hr連続点灯で、こんなに長い寿命というのは、現実可能なの

>　　でしょうか。

→

ハロゲン管とは、（フィラメントのある）白熱電球のことだと解釈し

ます。ハロゲン電球は、フィラメントの蒸発との闘いで寿命が決まり

ます。100V仕様のハロゲン電球を、90Vの電圧で使うと寿命がほぼ

2倍に伸びます。逆に、100V使用のランプを110Vで使うと寿命が

30%になってしまいます。理由は、タングステンフィラメントが

ジュール熱で蒸発してしまうためです。連続点灯で長時間発光のもの

は、使用電圧を十分に考慮して、バルブ周りの熱対策も十分にしてお

く必要があると思います。また、長期間耐えられるようなバルブの材

質の品質管理と真空度を保つためのシーリング技術も確保する必要が

あると思います。

24時間使用で5年間も使えるものが実際にあれば、ランプ交換の手間

が省けて都合が良さそうですね。

（5年の耐久テストも大変そうです。）

ですけど、あまり高出力のものはないように思いますがいかがでしょう。

また、カタログ値のような寿命は、よほどの条件が良くないと満足でき

ないと考えています。

　

私の知る限り、長寿命で安定しているランプは無電極放電灯だと思って

います。

　

以上ご参考までに。

　

　

　

--------------------------------------------------------

No.408【シュリーレン撮影法についてご質問のW大学院生N.T.さん（2004.04.13）】

　突然のメール失礼いたします。

W大学大学機械工学専攻修士2年のN.T.と申します。

　現在シャドウグラフ法を用いて噴流回りの衝撃波を撮影しているのです

が、本年度は噴流周りの詳細な密度変化を捉えるためにシュリーレン法の

導入を考えています。一般にシャドウグラフ法に「ナイフエッジ」を加え

るのみでシュリーレン法に変更することができるとかかれているのですが、

光学メーカーのHPを見ても装置全体として取り扱っているのみでナイフエ

ッジ単体では販売しているのかがわかりません。

　シャドウグラフ法を自分で組んだときも、その光学系の設置（アクロマ

ティックレンズ等）には非常に苦労したこともあり、是非アドバイスを頂

きたいと思いメールをさせていただきました。

　初歩的なことで申し訳ないのですが、質問内容として

１．一般的に「ナイフエッジ」は光学メーカーから購入されているのでし

　ょうか？また、購入するのならどこのメーカーがよろしいでしょうか？

２．カラーシュリーレン法の導入も考えているのですが、カラーフィルタ

　ーを購入するならばどこのメーカーがよろしいでしょうか？

３．シュリーレン法およびカラーシュリーレン法では光源にどれくらいの

　　出力が必要なのでしょうか？

です。

　初歩的ではありますが、どうかよろしくお願いいたします。

　

　

　

→【安藤回答2004.04.16】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

>　　１．一般的に「ナイフエッジ」は光学メーカーから購入されて

>　　　　いるのでしょうか？また、購入するのならどこのメーカー

>　　　　がよろしいでしょうか？

→

ナイフエッジ装置単体での供給は可能です。

貴研究室にあるシステムを見て、ナイフエッジ部を組み上げる必要が

あると考えます。XYZ微動装置、マグネットスタンドなどを考慮して

組み上げる必要があります。

　

>　　２．カラーシュリーレン法の導入も考えているのですが、カラ

>　　ーフィルターを購入するならばどこのメーカーがよろしいでし

>　　ょうか？

→

これも供給可能です。

カラーシュリーレンを行う場合、シュリーレン光源は、クセノンフラ

ッシュランプ（白色光源）が必要です。

白色フラッシュ光源はお手元にあるでしょうか。

カラーフィルターは、中央部が緑でその周りを赤色と青色で区切られ

たような形状のものが3種類セットになっています。

　

>　　３．シュリーレン法およびカラーシュリーレン法では光源にど

>　　　れくらいの出力が必要なのでしょうか？

→

点光源である必要があります。純度の良い点光源はシュリーレン像

をシャープにします。純度の良い点光源を作るために、ピンホール

光学系を作りますが、光量の多くはここでカットされてしまいます。

発光時間が短いほど、発光の間に進む衝撃波の移動が少ないために

シャープな衝撃波像を得ることができます。

衝撃波の伝播速度を1000m/sとすると、1μ秒の発光で1mmの推

移となります。

数μ秒程度の発光を持つシュートギャップバルブのクセノンフラッ

シュがほしい所です。1発あたりの電気入力が1J程度であれば良好

な撮影ができると思います。

　

もし差し支えなければ、貴研究室の実験設備を見せて頂ければより

具体的なお話ができるかと思います。

　

以上ご参考までに。

　

　

　

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No.407【溶接現象撮影でご質問の会社員S.W.さん（2004.04.13）】

　

初めての書き込みになります。

　

いろいろ探しているうちにこのサイトに行き当たりました。

こちらの疑問にお答えしていただきますよう、よろしくお願いします。

　

今、とある実験でピンホールカメラを用いて溶接をモニタしております。

しかしながら、どうやってもピントがしっかりと合わすことが出来ません。

他のサイトを閲覧したところによるとピンホールカメラではピントが合わ

ないとのこと。しかしながらこちらとしては、ピントを合わせたいのです。

そこで、なにかしらかの方法はないのでしょうか。

実験では　ピンホール→凸レンズ→CCDカメラの順列でにフィルタをいろ

いろと組み合わせてやっております。

　

よろしくお願いします。

　

　

→【安藤回答2004.04.13】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

溶接現象を観察するために（溶接のスパッタを避ける目的か、現象

雰囲気が高温、高圧であるためそれを避ける目的か）、観測部位に

レンズを露出させないように小さな穴から現象を覗かれていると察

します。

市販では、ピンホールレンズというものが市販されていますが、そ

のレンズをお使いですか？

そちらの光学レイアウトは、どのような製品で構成されているので

しょうか。

ピンホールというのは、どの程度の穴でしょうか。φ1mm程度でし

ょうか、それともそれ以上の大きさでしょうか。

凸レンズというのは、虫メガネレンズでしょうか。それとも、市販

のカメラレンズ（収差の良く取れた比較的高価なレンズ）でしょう

か。

　

画質が悪いということのようですが、画質の基準がわからないので

（こだわる画質の条件が厳しいかもしれないので）こちらではなん

とも判断のしようがありません。

ピンホールのように小さな穴を通して像を結ぶ場合、ピンホールの

穴が小さいと回折によって画像がぼけてしまいます。

私は、テレセントリック光学系を設計した際、ピンホール部を小さ

くしすぎて回折により像がぼけた経験をしました。

また、凸レンズに絞り機構がある場合、その絞りを絞り過ぎても同

様の画像がぼけてしまいました。レンズのピントをしっかり合わせ

ていないとこのような不具合が起きます。特にオートアイリスやオ

ートフォーカスレンズなどでは時としてフォーカスが狂うことがあ

ります。

　

セッティングされた光学レイアウトは、溶接現象でなければ（通常

の光で普通の被写体を撮影したとき）画質は良好なのでしょうか。

光学レイアウトが十分に把握できていないので、お答えできる範囲

はこの程度です。

　

ご参考までに。

　

　

　

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No.406【マッキントッシュで御訪問の自動車関連のお仕事をされているM.N.さん（2004.04.12）】

　

はじめまして、サーチエンジンで探し物をしていて偶然立ち寄りました。

私もMacを使っている昭和32年生まれなので、

http://www.anfoworld.com/myself.html　は最後まで興味深く読

ませていただきました。

趣味で93年？頃にLC520という一番安いMacから始まり、現在は4代目(だ

ったかな)のPM7600/132を使用しています。機械屋(輸入車の整備)職人な

もんですから、G3ボードへの変更や内蔵HDの増設、グラフィックボードや

USBカードの増設等で現代マシンに引けを取りません(笑)。

最近自宅を新築したので、その時少しプールしたお金でG4かG5のどちらを

買おうか悩んでいます。近所のPCデポに行くたびに結論が出ずに、結局Win

マシンも見て迷ってしまいます。

購入の目的の一つに子供の昔の8mmビデオをDVD化したいと言うのが有り

まして、Mac標準のスーパードライブだとちぃと不満なのです。

　仕事場ではWinを使っていますが、私用ではMac以外考えられません。

（持ち帰り仕事用に1台パナソニックのノートも有ることは有るのですが）

未だにブラインドタッチ等も出来ませんし、友人からは安価なWinにしたら

と誘われますが・・・、この人間っぽいやつというか味のあるところは

「輸入車」に似ていて本当に好きです。ウィルスメールも来ませんし(笑)

　

突然フラッときて勝手なことを書いてすみませんでした。

　

　

→【安藤回答2004.04.12】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

マックのコメントありがとうございます。

私も仕事では、Windowsを使っています。

出先に一台（と関連セクションに数台）と、ノートパソコンが1台。

ノートパソコンがWindwos98で、もうそろそろwindowsXPにしない

と、と思いつつ出費がかさむなぁってひるんでいます。

　

マックは、やっぱり使っていて断然使いやすいことが一番の特徴です

ね。Windowsでないとできない仕事（扱い商品のソフトがWindowsし

かないもの）以外はすべてマックで行っています。

ソフトのOfficeは、マックとWindowsは互換あるし、ファイルメーカ

も互換あるし、アクロバットもインターネットもほとんど問題ありま

せん。マックは、画像や、音楽、文書などシームレスに使えます。

ファイル管理もスムーズですし。

これらはWindowsXPよりもまだまだ使いやすいですね。

特に、MacOSXのドックはかなり使いやすいですよ。それとファンダの

扱いがとてもハートフルです。

画面の字もとてもキレイですしね。

　

マックは、良いパソコンですが、周りに仲間がいないと相談相手と

かソフトの融通とかがきかないので、パソコンに自信がない人は、

自然メジャーなものになびいてしまうのは致し方ないでしょうね。

（ほんと、これは外車を選択する際の考え方と同じです。）

わたしは、マックに関しては大抵自分で解決できるので（友人の

Windowsのセットアップにまで出かけて行きます）、まったく問題な

くパソコンライフをエンジョイしてます。

　

ビデオ編集をされるとか。

マックは、非常に使いやすいビデオ編集ソフト（iDVD、iMovie）が同

梱されているので簡単に編集できると思います。

私の方は、10年以上も前の8mm（アナログ）ビデオ画像をマックに

装着したビデオ入力（アナログ）ボードを使って、シコシコとマック

に移植してます。

私のマックは、1才から10才くらいまでの息子達が壁紙やスクリーン

セーバ、動画で飛び出してきて仕事の疲れを癒してくれます。（今の

息子達は20才になってますから私を癒してはくれません。）

また、今のマックは、iTuneで編集した1600曲の音楽が流れ、画面右

下にはテレビがはめ込まれ、インターネットでリアルタイムのニュー

スを見ながら仕事を楽しんでいます。

出張には、マックとWindowsの2台を持って行くこともありますが、

それだけマックは使いたいパソコンなんだろうと思います。

　

　

お仕事は、世田谷のご様子。

間八通りには外国車のお店が多いですね。

車は、未だ外車というわけには行きません。

いまだに高価というイメージを持ってしまいます。

ですけど、都内は外車（特にドイツ車）が多いのが目につきます。

米国車はやっぱ日本の風土には合わないんでしょうかね。

　

今後とも宜しくお願いします。

　

　

　

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No.405【CCDの感度についてご質問のMiiさん（2004.03.14）】

　

はじめまして。いつも拝見させて頂いてます。

CCDの感度仕様で「４００Lx（F4.0)」というような表現を見ますが

これはどのような定義なのかご存知でしたら教えていただけないでし

ょうか。

CCD上での照度に換算したいと考えております。

　

　

　

→【安藤回答2004.05.20】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

ご質問のCCDの感度表現は、被写体を400ルクスで照射したときに、

カメラのレンズ絞りをF4として、カメラ露出時間1/30秒（カメラの

露出時間は暗黙の了解事項）にて最適な露光が露光ができるというも

のです。被写体の大きさも顕微鏡などの特殊用途ではなく、通常のレ

ンズをつけて通常の撮影倍率（被写体の大きさが約300mm程度）と

したときのものです。

　

この感度表現をフィルムカメラで使われているASA（ISO）感度で言

い直しますと、ISO300程度となります。

　

以上ご参考までに。

　

　

　

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No.404【PS変換ガラスについてご質問の電気会社設計部門のM.A.さん（2004.03.11）】

　

ごぶさた致しております。

以前、虫眼鏡の件で質問した者です。

　

質問ですが、フライアイレンズと、ＰＳ変換ガラス（プロジェクター用）を

低コストで入手したいと考えておりますが、色々な光学メーカーや商社等に

問い合わせた所、各大手メーカーさんが独自に設計をし、金型等を製作して

生産しているらしく、少量（試作）の販売は何処もやっておりませんでした。

もし、私の所でオーダーした場合、１レンズ当たり光学設計費、その他で

約￥5,000,000程度掛かると言われました。

とても手が出せるような金額ではないです。

　

そこで、いろいろ考えたのですが、市販のプロジェクターを分解して

取外したフライアイレンズと、ＰＳ変換ガラスを光学的な設計図なしで

製作可能でしょうか？（コピーが可能でしょうか？）

　

変な質問で大変申し訳ございませんが

宜しくお願い致します。

　

　

　

→【安藤回答2004.03.12】

安藤@AnfoWorldです。

　

>　市販のプロジェクターを分解して

>　取外したフライアイレンズと、ＰＳ変換ガラスを光学的な設計図

>　なしで製作可能でしょうか？（コピーが可能でしょうか？）

→

取り出したレンズをコピーするとなると、同じように金型設計して作

らなければなりませんから、簡単にはいかないと思います。

取り出したレンズをそのままお使いになる方が安上がりだと考えます。

プロジェクタの修理部門にお願いして、そのパーツだけもらうとかが

できれば、よろしいんでしょうけど。

成形レンズは、規格がなくて各社それぞれ設計製造されているような

ので光学部品メーカも品揃えしていないと思います。

　

以上ご参考までに。

　

　

　

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No.403【MTBでご訪問のM.S.さん（2004.03.10）】

　

初めまして。

安藤 幸司　様　へ

ＭＴＢのＨＰに感動しました。

フレームの材質でクロモリの成分％を検索中に，ヒットしました。

　

私のプロフィール。

Ｓ３６年生まれ。高校時代はロードレーサーにはまっていました。

今は約１２年前に購入したアラヤのマディフォックス(約８万円)を

もっぱら通勤に使用。年，数回近くの河川敷などに乗りに行く程度。

大分県大分市で，私立高校の理科の教員をしています。

　

Part１を全てプリントアウトして読みふけっています。

今日，別館の存在に気づき光，英語，パソコンなど私と興味の対象

が一致している(私のレベルは低すぎますが)ことでさらに感動しました。

　

感動したのは，今まで分かりにくかった事が目からうろこ的に分かって

きたことです。材料としてのクロモリやアルミの事がよく理解出来ますし，

フレームに使用した際の長所や短所がよく分かります。他にもいろいろ

理解できました。とにかく，何度読んでも楽しいのです。大好きなMTB

の世界に浸っていられます。専門的な計算などにも舌を巻きます。

　

とりあえずの感想です。なかなか仕事が忙しくプリントアウトした物も

まだ，最後までは読み進んではいないのですが，まずは初メール致します。

　

　

　

→【安藤回答2004.03.12】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

>　　Ｓ３６年生まれ。高校時代はロードレーサーにはまっていました。

→

ずいぶん、昔から自転車には造詣をお持ちなのですね。

私の方は、機械が好きだったので車に夢中でした。

自転車は自分の力が唯一の動力なので自分の力がフレームを通して路

面に伝わり移動していくという一体感があります。

　

>　　大分県大分市で，私立高校の理科の教員をしています。

→

私は、若い頃、学校の先生になるのが憧れでした。

今は、大学とか研究所にお邪魔していろいろな人や若い人と接触して

いろいろな話をさせて頂いています。

　

>　　とりあえずの感想です。なかなか仕事が忙しくプリントアウトし

>　　た物もまだ，最後までは読み進んではいないのですが，まずは初

>　　メール致します。

→

うれしいメール、ありがとうございました。

今後ともよろしくお願いします。

　

　

　

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No.402【レンズ反射率の誤記についてご指摘のA.O.さん（2004.03.03）】

　

安藤様

　

たまに勉強させていただいております。

先ほど見たページに誤記がありましたので、お知らせします。

　

紫外レンズの項：反射率１〜２％　−−＞　４％以上

　

　

　

→【安藤回答2004.03.03】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

ご指摘ありがとうございます。

早速、訂正しアップしておきます。

（ブルーフレーム撮影「紫外レンズ」）

今後ともよろしくお願いします。

　

私の確認したところ、光学ガラス（BK7、F1、SF6）での表面反射は、

青から赤にかけて4-9%ありガラスの材質によって変わるようです。

BK7が4.2%前後で、SF6は8-9%ありました。屈折の高いものほど表

面反射が大きいようです。

文献をしっかり確認せずあいまいな記憶で記述したことを恥じています。

　

早々

　

　

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No.401【シュリーレンついてご質問のつくばK研究所T.A.さん（2004.02.16）】

　

突然のご連絡、大変失礼致します。

つくば市にあるT研究所に勤務しておりますT.A.と申します。

安藤様のホームページ（その1.　シュリーレン撮影法）を拝見し

シュリーレンの原理について質問をさせて頂きたくメール致しました。

　

１．

３本のろうそく炎のシュリーレン画像（モノクロ）ですが

ろうそくの右側は黒く左側は白く写っております。

ろうそくの周囲はどこも高温となるため、光の屈折する方向も同じになって、

左右共に同じ色になる様な気がするのですが。。。

なぜ色が異なるのか教えて頂けますでしょうか？

　

２．

仮にろうそくの炎（高温）ではなく、ドライアイスなどの低温の物体を置

いて同様の実験をした場合は、ドライアイスの右側は白、左側は黒という

逆のパターンになるのでしょうか？

　

お忙しいところ大変恐縮ですが、どうぞよろしくお願い致します。

　

　

　

　

→【安藤回答2004.02.17】

安藤幸司といいます。AnfoWorldご訪問ありがとうございます。

　

>１．

>３本のろうそく炎のシュリーレン画像（モノクロ）ですが

>ろうそくの右側は黒く左側は白く写っております。

>ろうそくの周囲はどこも高温となるため、光の屈折する方向も同じ

>になって、左右共に同じ色になる様な気がするのですが。。。

>なぜ色が異なるのか教えて頂けますでしょうか？

→

結論から言うと、シュリーレンのナイフエッジを入れる位置によって

明暗が異なります。ロウソクの場合、火炎の中心部から周辺に向かっ

て温度勾配（密度勾配）ができているため点光源からの平行光束は温

度勾配によって周辺部に曲げられます。ナイフエッジは、点光源像の

集光する位置に置いて主光線を遮ったり、周辺部に屈折した光を遮っ

てコントラストを上げて可視化を明瞭にする働きがありますが、この

写真の場合、ロウソク像に対して右側から切っているようです。従っ

て温度勾配で右に曲がった光がナイフエッジで遮られて黒くなってい

るものと考えます。

同じロウソク写真でカラーシュリーレン像では、赤と青の縦のストラ

イプのカラーフィルタをナイフエッジの代わりに使っているため、主

光線を挟んで両脇に赤色と青色の屈折光が撮影されています。

ナイフエッジやカラーフィルタはいろいろな切り方があり、中央を丸

くして主光線を遮ったり、逆に主光線だけを通したり、上からナイフ

エッジを切ったり下から切ったりといろいろです。

　

>２．

>仮にろうそくの炎（高温）ではなく、ドライアイスなどの低温の物

>体を置いて同様の実験をした場合は、ドライアイスの右側は白、左

>側は黒という逆のパターンになるのでしょうか？

→

ナイフエッジの切り方によりコントラストの付き方は変わります。

シュリーレン像は密度勾配のみで決まるものです。平行光は密度の高

い方向に曲がるので同じ条件のシュリーレンレイアウトで低温物体を

置けば、高温物体とは逆の屈折になるので左右逆になると考えます。

　

以上ご参考までに。

　

　

---

　

　訪問者の声1（過去帳No.1 = 1998.01〜1999.3.31）に訪問できます。

　訪問者の声2（過去帳　No.2 = 1999.04.01〜2000.02.21）に訪問できます。

　訪問者の声3（過去帳　No.3 = 2000.02.22〜2000.10.28）に訪問できます。

　訪問者の声4（過去帳　No.4 = 2000.10.28〜2001.04.01）に訪問できます。

　訪問者の声5（過去帳　No.5 = 2001.04.01〜2001.10.12）に訪問できます。

　訪問者の声6（過去帳　No.6 = 2001.10.12〜2002.03.28）に訪問できます。

　訪問者の声7（過去帳　No.7 = 2002.04.09〜2003.05.01）に訪問できます。

　訪問者の声8（過去帳　No.8 = 2003.05.02〜2004.02.06）に訪問できます。

　

　

　

　

Anfoworld に戻ります。