☆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。

　

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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。

　

　

　

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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。

　

　

　

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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