光量測定装置及び光量測定方法
【課題】簡易且つ高精度に光量を測定することができる光量測定装置及び光量測定方法を得る。
【解決手段】所定の入射光を受光面６０Ｍで受光する受光素子５０Ｍと、受光素子５０Ｍの受光面６０Ｍと同一方向に向く受光面６０Ａ〜６０Ｃで上記入射光を受光する補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃとを備えており、ＣＰＵ７０が、受光面６０Ｍに対する入射光の入射角度が特定し、選択回路５４が、上記特定された入射角度が所望の入射角度と異なる場合に、受光素子５０Ｍのカソードに対して補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃのカソードを選択的に電気的に接続する。
【解決手段】所定の入射光を受光面６０Ｍで受光する受光素子５０Ｍと、受光素子５０Ｍの受光面６０Ｍと同一方向に向く受光面６０Ａ〜６０Ｃで上記入射光を受光する補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃとを備えており、ＣＰＵ７０が、受光面６０Ｍに対する入射光の入射角度が特定し、選択回路５４が、上記特定された入射角度が所望の入射角度と異なる場合に、受光素子５０Ｍのカソードに対して補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃのカソードを選択的に電気的に接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光の量を測定する光量測定装置及び光量測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光等に含まれる紫外線等の光の量を測定する光量測定装置が普及している。
【０００３】
図７には、従来の光量測定装置１０’の電気的構成の一例が示されている。
【０００４】
この光量測定装置１０’は、受光面への入射光の量を示す信号を出力する受光素子５０’を備え、受光素子５０’が出力した信号を変換部５２’によって電圧に変換し、変換部５２’による変換後の電圧をアナログデジタル変換回路（以下、「ＡＤＣ」という。）７２’によってデジタル信号に変換し、ＣＰＵ７０’によって上記デジタル信号に基づいて受光面６０への入射光量を算出し、表示部１６’に算出した光量を示す情報を表示する。
【０００５】
しかし、時間と共に太陽の位置が変化することに伴い、受光部１２’に対する入射光の入射角度が入射光の量が最大となる方向（例えば、受光面に対して９０°で光が入射する方向）からずれる。このため、この装置では、実際の光量に比較して、上記ずれに応じた量だけ受光素子による受光量が減少する、という問題があった。
【０００６】
この問題を解決するために、特許文献１には、光量測定装置を保持する支持台と当該支持台を回転自在となるように軸支する固定台と当該固定台を固定する基盤とを有する保持器であって、光量測定装置を保持した上記支持台を回転させることにより、光量測定装置の受光面を太陽に対して９０°に向ける技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１２１４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、測定者が自ら光量測定装置の受光面に対する入射光の入射角度を調整しなければならないため、手間がかかる、という問題点があった。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、簡易且つ高精度に光量を測定することのできる光量測定装置及び光量測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、所定の入射光を第１の受光面で受光する第１の受光素子と、前記第１の受光面と同一方向に向く第２の受光面で前記入射光を受光する第２の受光素子と、前記第１の受光面に対する前記入射光の入射角度を特定する特定回路と、前記入射角度が所望の入射角度と異なる場合には、前記第１の受光素子の出力部に対して前記第２の受光素子の出力部を選択的に電気的に接続する選択回路と、を備えている。
【００１０】
請求項１に記載の光量測定装置によれば、所定の入射光を第１の受光面で受光する第１の受光素子と、第１の受光面と同一方向に向く第２の受光面で上記入射光を受光する第２の受光素子とを備えており、特定回路によって、第１の受光面に対する入射光の入射角度が特定され、選択回路によって、上記特定された入射角度が所望の入射角度と異なる場合に、第１の受光素子の出力部に対して第２の受光素子の出力部が選択的に電気的に接続される。
【００１１】
このように、請求項１に記載の光量測定装置によれば、第１の受光面に対する入射光の入射角度を特定し、特定した入射角度が所望の入射角度と異なる場合に、第１の受光素子の出力部に対して第２の受光素子の出力部を選択的に電気的に接続するので、簡易且つ高精度に光量を測定することができる。
【００１２】
なお、請求項１に記載の発明は、請求項２に記載の発明のように、各々受光面の面積が異なる複数の前記第２の受光素子を備えるとしてもよい。これにより、より高精度に光量の測定をすることができる。
【００１３】
さらに、請求項１又は請求項２に記載の発明は、請求項３に記載の発明のように、前記選択回路は、前記第１の受光素子と複数の前記第２の受光素子とを個別かつ並列に接続するか否かを切り替えるスイッチ素子により、前記入射角度が前記所望の入射角度と異なることによる受光量の減少を補うように、前記第１の受光素子の出力部に対して前記第２の受光素子の出力部を選択的に電気的に接続する。これにより、第１の受光素子の出力部に対する複数の第２の受光素子の出力部の電気的な接続を、より簡易に行うことができる。
【００１４】
一方、上記目的を達成するために、請求項４に記載の光量測定方法は、所定の入射光を第１の受光面で受光する第１の受光素子と、前記第１の受光面と同一方向に向く第２の受光面で前記入射光を受光する第２の受光素子と、を備えた光量測定装置による光量測定方法であって、前記第１の受光面に対する前記入射光の入射角度を特定し、前記入射角度が所望の入射角度と異なる場合には、前記第１の受光素子の出力部に対して前記第２の受光素子の出力部を選択的に電気的に接続する。
【００１５】
従って、請求項４に記載の光量測定方法によれば、請求項１に記載の発明と同様に作用するので、請求項１に記載の発明と同様に、簡易且つ高精度に光量を測定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明した如く、本発明によれば、簡易且つ高精度に光量を測定することができる、という優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態では、本発明を、太陽光に含まれる紫外線領域の光量を測定する光量測定装置に適用した場合について説明する。
【００１８】
まず、図１を参照して、本実施の形態に係る光量測定装置１０の外観上の構成を説明する。
【００１９】
図１（Ａ）に示すように、光量測定装置１０には、受光部１２、操作部１４、表示部１６が備えられている。
【００２０】
受光部１２は、後述する受光素子５０Ｍ、及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃ（図３も参照）を備えており、太陽からの光を受光する。
【００２１】
なお、本実施の形態に係る光量測定装置１０では、補助受光素子の数として３個を適用しているが、これに限らず、補助受光素子の数を１つとしてもよいし、２つ、又は４つ以上としてもよい。
【００２２】
また、本実施の形態に係る光量測定装置１０では、受光部１２の装置筐体における入光領域と、上記受光素子５０Ｍ、及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの受光面との位置関係から、一例として図２に示されるように、入射してくる光を受光素子５０Ｍ、及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃにて受光できない領域（以下、「デッドゾーン」という。）が存在する。
【００２３】
一方、操作部１４には、電源スイッチ２０、位置情報取得スイッチ２２、測定開始スイッチ２４及び測定停止スイッチ２６が備えられている。
【００２４】
なお、本実施の形態に係る光量測定装置１０は、位置情報取得スイッチ２２が押圧操作されることで、装置本体の現在位置の緯度及び経度を示す情報（以下、「位置情報」という。）、受光部１２が向いている方位を示す情報（以下、「方位情報」という。）等の位置に関する情報が取得される。また、本実施の形態に係る光量測定装置１０は、測定開始スイッチ２４が押圧操作されることで紫外線領域の光の測定が開始され、測定停止スイッチ２６が押圧操作されることで当該測定が終了される。
【００２５】
また、表示部１６には、測定によって得られたＵＶ−Ａ領域の紫外線量、ＵＶ−Ｂ領域の紫外線量、現在の日時、受光部１２が向いている方位等の各種数値情報が表示される。また、表示部１６には図示しない切替スイッチが操作されることで、測定によって得られた紫外線量の時間変化を示すグラフ等、各種グラフィック情報が表示される。なお、本実施の形態に係る光量測定装置１０は、表示部１６に表示する方位として北を０度、東を９０度、南を１８０度、及び西を２７０度とした方位角を適用した場合について説明するが、これに限らないことは言うまでもない。
【００２６】
さらに、本実施の形態に係る光量測定装置１０には、一例として図１（Ｂ）に示すように、背面に装置本体を所定角度にて位置決めする支持部材３０が備えられている。
【００２７】
本実施の形態に係る支持部材３０は、長さが調整可能に構成されており、光量測定装置１０は、支持部材３０の長さが調整されることによって、接地面に対する角度、換言すれば、その時点の太陽に対する受光部１２の向きを調整することが可能とされている。
【００２８】
次に、図３を参照して、本実施の形態に係る光量測定装置１０の電気系の要部構成を説明する。
【００２９】
同図に示されるように、光量測定装置１０は、前述した受光部１２、変換部５２、選択回路５４、及び演算部５６が備えられている。
【００３０】
受光部１２は、前述したように受光素子５０Ｍ、及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃを備えており、受光素子５０Ｍ、及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの受光面は同一の方向を向いている。
【００３１】
一方、本実施の形態に係る変換部５２は、オペアンプ６４、抵抗６６、及び電圧生成部６８を含んで構成されている。オペアンプ６４の反転入力端子と出力端子とは抵抗６６を介して接続される一方、オペアンプ６４の非反転入力端子は電圧生成部６８を介して接地されている。すなわち、本実施の形態に係る変換部５２は、反転増幅器を用いた電流電圧変換回路として構成されている。
【００３２】
また、本実施の形態に係る選択回路５４は、受光素子５０Ｍのカソードに対して補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃのカソードを選択的に電気的に接続するために、補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの各々に対応して３つのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）６２Ａ〜６２Ｃが備えられている。このように、本実施の形態に係る選択回路５４は、本発明のスイッチ素子としてＦＥＴを適用しているが、これに限らず、例えば、バイポーラ型トランジスタ、リレースイッチ等の他の電気的に断続可能なスイッチ素子を適用してもよいことは言うまでもない。
【００３３】
なお、以下の説明において、ＦＥＴを各々区別する必要がある場合は、符号の末尾に対応するアルファベットを付する一方、区別する必要がない場合は当該アルファベットを省略して表記する。
【００３４】
一方、本実施の形態に係る演算部５６は、光量測定装置１０全体の動作を司るＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７０、入力された電圧をデジタル信号に変換するＡＤＣ７２、各種制御プログラムや各種テーブル情報等が予め記憶されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）７４、ＣＰＵ７０による各種プログラムの実行時のワークエリアや、各種情報を記憶するために用いられるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）７６、装置本体の現在位置の緯度と経度を特定する位置特定部７８、受光部１２に備えられている受光素子５０Ｍの受光面の向いている方位を特定する方位特定部８２、現在の月日及び時刻の計時を行う計時部８３、及びＣＰＵ７０に接続され、ＣＰＵ７０から送信されるＦＥＴ６２をオン状態とするためのスイッチ素子制御信号の状態を記憶するレジスタ８４、を備えている。
【００３５】
また、本実施の形態に係る光量測定装置１０では、位置特定部７８としてアンテナ８０を介してＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＰＳ信号を受信して、現在位置を緯度及び経度によって特定するものを適用するが、これに限らず、携帯電話機等から基地局へ出力する電波を利用して位置を特定するもの等を適用してもよい。また、本実施の形態に係る光量測定装置１０では、方位特定部８２として地磁気を検出し、検出した地磁気に基づいて方位を特定する電子コンパスを適用するが、これに限らず、現在の日時から太陽が位置する方位角を導出するものや、方位磁石等を適用してもよい。
【００３６】
これらＣＰＵ７０、ＡＤＣ７２、ＲＯＭ７４、ＲＡＭ７６、位置特定部７８、方位特定部８２、計時部８３、及び表示部１６は、システムバス８６を介して相互に電気的に接続されている。従って、ＣＰＵ７０は、ＲＯＭ７４、ＲＡＭ７６との各種情報の送受信、ＡＤＣ７２、位置特定部７８、方位特定部８２、計時部８３からの各種情報の受信、及び表示部１６の動作の制御を各々行なうことができる。
【００３７】
なお、本実施の形態に係る受光部１２における受光素子５０Ｍ、及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃのアノードは接地され、補助受光素子５０Ａのカソードは選択回路５４のＦＥＴ６２Ａのソースに、補助受光素子５０ＢのカソードはＦＥＴ６２Ｂのソースに、補助受光素子５０ＣのカソードはＦＥＴ６２Ｃのソースに、各々接続されている。また、ＦＥＴ６２のドレインと受光素子５０Ｍのカソードは変換部５２のオペアンプ６４における反転入力端子に接続されている。
【００３８】
すなわち、受光素子５０Ｍのカソードはオペアンプ６４の反転入力端子に直接接続される一方、補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの各カソードは、対応するＦＥＴ６２Ａ〜６２Ｃを介してオペアンプ６４の反転入力端子に接続されている。
【００３９】
このように、本実施の形態では、補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃが選択回路５４の対応するＦＥＴ６２に接続されているため、ＦＥＴ６２をオン状態とするものとして予め定められた電圧（以下、「オン電圧」という。）を、各ＦＥＴ６２のゲートへ選択的に印加することにより、受光素子５０Ｍに対して、選択したＦＥＴ６２に接続されている補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃを個別かつ並列に接続することができる。そして、変換部５２におけるオペアンプ６４の出力端子からは、受光素子５０Ｍと、選択的に電気的に接続された補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃから出力された受光量に応じた電流を、電圧に変換して出力することができる。
【００４０】
一方、オペアンプ６４の出力端子は演算部５６のＡＤＣ７２に接続されている。従って、変換部５２により変換された電圧は、ＡＤＣ７２によってデジタル信号に変換され、演算部５６のＣＰＵ７０は、当該デジタル信号に基づいて受光部１２で受光した光量を導出する。
【００４１】
また、演算部５６のレジスタ８４の出力端子は、選択回路５４のＦＥＴ６２に個別に接続されている。これにより、各ＦＥＴ６２には、レジスタ８４を介してＣＰＵ７０から送信されてくるスイッチ素子制御信号に応じて、選択的にゲートにオン電圧が印加される。
【００４２】
図４に、本実施の形態に係る受光素子５０Ｍ及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの受光面の形状を示す。
【００４３】
同図に示すように、受光素子５０Ｍの受光面６０Ｍを囲むように、補助受光素子５０Ｃの受光面６０Ｃが受光面６０Ｍと同一方向を向いて配置され、受光面６０Ｃを囲むように、補助受光素子５０Ｂの受光面６０Ｂが受光面６０Ｍと同一方向を向いて配置され、同様に受光面６０Ｂを囲むように、補助受光素子５０Ａの受光面６０Ａが受光面６０Ｍと同一方向を向いて配置されている。なお、以下、受光面を各々区別する必要がある場合は、符号の末尾に対応するアルファベットを付する一方、区別する必要がない場合は当該アルファベットを省略して表記する。
【００４４】
また、本実施の形態に係る受光面６０の面積は、各々異なっている。表１に受光面６０Ｍの面積を１とした場合の補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの受光面６０Ａ〜６０Ｃの面積比の一例を示す。なお、表１では、受光素子５０Ｍ，及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃを表示するものとして、対応する符号の末尾のアルファベットのみを表記する。
また、以下の説明では、受光素子５０Ｍ、及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの受光面６０の面積比として、表１に記載された面積比を適用する。
【００４５】
【表１】
図５には、受光部１２を、南方向で、且つ太陽の高度が最大となる方向（以下、「最大太陽高度」という。）に向けた状態で装置本体を固定し、太陽が東から西に移動している状態での受光素子５０Ｍのみの受光量の変化が示されている。
【００４６】
同図に示されるように、太陽の位置が南（最大太陽高度）となった場合は、受光面６０Ｍに対する入射光の入射角度が９０°となり、受光素子５０Ｍによる受光量が最大となる。しかし、太陽の位置が南でない場合は、受光面６０Ｍに対する入射光の入射角度が９０°からずれ、そのずれ量に応じて受光素子５０Ｍによる受光量が減少する。
【００４７】
そのため、本実施の形態に係る光量測定装置１０では、ずれ量に応じた受光量の減少を補うように、選択回路５４が、受光素子５０Ｍのカソードに対して補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃのカソードを選択的に電気的に接続する。
【００４８】
表２に、上記ずれ量に応じて受光素子５０Ｍのカソードに対して補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃのカソードを選択的に電気的に接続させた組み合わせの一例を、ＣＰＵ７０からレジスタ８４を介して選択回路５４へ送信されるスイッチ素子制御信号と共に示す。なお、本実施の形態では、スイッチ素子制御信号として「１」が送信された場合は、対応するＦＥＴ６２のゲートにオン電圧が印加される。また、表２では、受光素子５０Ｍ，及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃを表示するものとして、対応する符号の末尾のアルファベットのみを表記する。
【００４９】
また、表２に示す受光面の合計面積比は、受光素子５０Ｍと、スイッチ素子制御信号によってオン状態とされた補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの受光面６０の面積の合計値であり、受光面６０の合計面積比に対応するずれ量は、受光素子５０Ｍの受光面６０Ｍに対する入射光の入射角度を９０°からずらすことによって、受光素子５０Ｍから出力される電流値を実際に測定した結果に基づいて得られたものである。
【００５０】
なお、本実施の形態に係る光量測定装置１０では、表２によって示されるずれ量毎の受光素子５０Ｍと補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃとの組み合せを示す情報（以下、組み合せ情報という）がＲＯＭ７４に予め記憶されている。
【００５１】
【表２】
次に、図６を参照して、本実施の形態に係る光量測定装置１０の作用を説明する。なお、図６は、電源スイッチ２０が押圧操作されて、光量測定装置１０が動作可能状態とされた際に、ＣＰＵ７０によって実行される光量測定プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムはＲＯＭ７４に予め記憶されている。
【００５２】
まず、同図のステップ１００では、位置情報取得スイッチ２２が押圧操作されるまで待機し、位置情報取得スイッチ２２が押圧操作されると、次のステップ１０２で、位置特定部７８から位置情報を、方位特定部８２から方位情報を各々取得する。
【００５３】
次のステップ１０４では、取得した方位情報により示される方位を示す数値情報を表示するものとして予め設定された画面を表示部１６により表示させる。
【００５４】
次のステップ１０６では、測定日当日の測定位置における最大太陽高度を算出する。
【００５５】
本実施の形態に係る光量測定装置１０では、太陽高度をθ（°）、位置情報により示される緯度をφ（°）、太陽赤緯をδ（°）、太陽の時角をｈ（°）とし、緯度φ、太陽赤緯δ、及び時角ｈを次の（１）式に代入し、測定日当日における所定時間間隔毎の太陽高度θを算出することで、測定日当日の最大太陽高度を算出する。
【００５６】
【数１】
なお、太陽赤緯δは、１月１日からの通し日数をｄｎとし、下記（２）式に代入して変数αを算出し、（２）式によって算出した変数αを下記（３）式に代入することによって算出する。
【００５７】
【数２】
【００５８】
【数３】
なお、本実施の形態に係る光量測定装置１０では、定数Ａとして０．００６９１８、定数Ｂとして０．３９９９１２、定数Ｃとして０．０７０２５７、定数Ｄとして０．００６７５８、定数Ｅとして０．０００９０７、定数Ｆとして０．００２６９７、及び定数Ｇとして０．００１４８０を適用する。
【００５９】
また、太陽の時角ｈは、均時差をＥｑ（°）とし、上記（２）式で算出した変数αを下記（４）式に代入することによって均時差Ｅｑを算出し、測定を行う地域における標準時間をＴＯ（ｈｏｕｒ）、測定を行う地域における標準子午線の経度と位置情報により示される経度との差（経度差）をΔψ（°）とし、これらと（４）式によって算出した均時差Ｅｑとを下記（５）式に代入することによって算出する。
【００６０】
【数４】
【００６１】
【数５】
なお、本実施の形態に係る光量測定装置１０では、定数Ｈとして０．００００７５、定数Ｉとして０．００１８６８、定数Ｊとして０．０３２０７７、定数Ｋとして０．０１４６１５、及び定数Ｌとして０．０４０８４９を適用する。
【００６２】
次のステップ１０８では、算出した最大太陽高度を表示部１６により表示させる。
【００６３】
次のステップ１１０では、測定開始スイッチ２４が押圧操作されたか否かを判定する。肯定判定の場合はステップ１１２へ移行し、否定判定の場合はステップ１０２へ戻る。
【００６４】
なお、測定者は、測定開始スイッチ２４を押圧操作する前に、表示部１６に表示されている方位が南を表示するように装置本体を測定位置に置き、且つ受光面６０が最大太陽高度の方向を向くように支持部材３０を調整する。
【００６５】
次のステップ１１２では、現在時刻における受光素子５０Ｍの受光面６０Ｍに対する入射光の入射角度を特定する。
【００６６】
本実施の形態に係る光量測定装置１０では、（１）式を用いて測定日当日の現在時刻における太陽高度を算出する。そして、受光素子５０Ｍの受光面６０Ｍに対する入射光の入射角度をΘ（°）、最大太陽高度をθＭＡＸ（°）、現在時刻の太陽高度をθＮＯＷ（°）とし、次の（６）式に最大太陽高度θＭＡＸ、現在時刻の太陽高度θＮＯＷを代入することにより、入射角度Θを特定する。
【００６７】
【数６】
次のステップ１１３では、ステップ１１２で特定した入射光の入射角度が所望の入射角度（本実施の形態では、９０°）と異なるか否かを判定する。
【００６８】
当該判定は、特定した入射角度Θを次の（７）式に代入することによって、所望の入射角度からのずれ量Φ（°）を算出し、ずれ量Φの値が０（零）となった場合以外を肯定と判定する。なお、ずれ量Φの値が０を含む所定範囲内の場合以外を肯定と判定してもよい。
【００６９】
【数７】
本ステップにおいて、肯定判定となった場合はステップ１１４へ移行する。
【００７０】
次のステップ１１４では、受光素子５０Ｍに電気的に接続させる補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃを特定する。
【００７１】
本ステップでは、ＲＯＭ７４から組み合せ情報を読み出し、読み出した組み合せ情報に基づいて上記ステップ１１４で（７）式により算出したずれ量Φに対応した受光素子５０Ｍと組み合わせる補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃを特定する。
【００７２】
なお、本実施の形態では、（７）式により算出したずれ量Φが、組み合せ情報により示されるずれ量の何れにも該当しない場合は、特定する補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの組み合せとして、最も近いずれ量に対応する組み合わせを適用する。また、最も近いずれ量が２つある場合は、小さいほうのずれ量に対応する組み合わせを適用するが、これに限らず、大きい方のずれ量に対応する組み合わせを適用してもよい。
【００７３】
次のステップ１１５では、特定した補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃに対応したスイッチ素子制御信号を、選択回路５４に出力することで、選択回路５４によって、受光素子５０Ｍのカソードに対して補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃのカソードを選択的に電気的に接続させる。
【００７４】
例えば、（７）式で算出したずれ量Φが６２°であった場合は、受光素子５０Ｍと組み合わされる補助受光素子として、補助受光素子５０Ａ，５０Ｂが特定される（表２を参照）。これに応じて、ＣＰＵ７０からＦＥＴ６２Ａに対するスイッチ素子制御信号として「１」が、ＦＥＴ６２Ｂに対するスイッチ素子制御信号として「１」が、ＦＥＴ６２Ｃに対するスイッチ素子制御信号として「０」が、レジスタ８４を介して選択回路５４へ送信される。選択回路５４は、上記スイッチ素子制御信号を受信すると、ＦＥＴ６２Ａ，６２Ｂの各ゲートへオン電圧を印加することで、受光素子５０Ｍのカソードに対して補助受光素子５０Ａ，５０Ｂのカソードを電気的に接続し、ステップ１１６へ移行する。
【００７５】
一方、ステップ１１３の判定処理によって否定判定となった場合は、ステップ１１４における補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃを特定する処理、及びステップ１１５における受光素子５０Ｍのカソードに対して、特定した補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃのカソードを電気的に接続させる処理を行なうことなく、ステップ１１６へ移行する。
【００７６】
ステップ１１６では、受光素子５０Ｍと選択的に電気的に接続された補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの受光量を示す電流が変換部５２で電圧に変換され、当該電圧がＡＤＣ７２で変換されて出力されたデジタル信号から光量を導出する。
【００７７】
次のステップ１１８では、上記導出した光量を示す情報を時系列でＲＡＭ７６に記憶させる。
【００７８】
次のステップ１２０では、上記導出した光量を表示部１６により表示させる。
【００７９】
次のステップ１２２では、測定停止スイッチ２６が押圧されたか否かを判断し、肯定判定の場合は本プログラムを終了する一方、否定判定の場合は、ステップ１１２へ戻り、測定停止スイッチ２６が押圧されるまで測定を継続する。
【００８０】
以上詳細に説明したように、本実施の形態では、所定の入射光を第１の受光面（ここでは、受光面６０Ｍ）で受光する第１の受光素子（ここでは、受光素子５０Ｍ）と、第１の受光面と同一方向に向く第２の受光面（ここでは、受光面６０Ａ〜６０Ｃ）で上記入射光を受光する第２の受光素子（ここでは、補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃ）とを備えており、特定回路（ここでは、ＣＰＵ７０）によって、第１の受光面に対する入射光の入射角度を特定し、選択回路（ここでは、選択回路５４）によって、入射角度が所望の入射角度と異なる場合に、第１の受光素子の出力部に対して第２の受光素子の出力部を選択的に電気的に接続するので、簡易且つ高精度に光量を測定することができる。
【００８１】
また、本実施の形態では、各々受光面の面積が異なる複数の第２の受光素子を備えるので、より高精度に光量の測定をすることができる。
【００８２】
また、本実施の形態では、選択回路は、第１の受光素子と複数の第２の受光素子とを個別かつ並列に接続するか否かを切り替えるスイッチ素子により、入射角度が所望の入射角度と異なることによる受光量の減少を補うように、第１の受光素子の出力部に対して第２の受光素子の出力部を選択的に電気的に接続するので、第１の受光素子の出力部に対する第２の受光素子の出力部の電気的な接続を、より簡易に行うことができる。
【００８３】
以上、本発明を上記実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８４】
また、上記実施の形態は、クレーム（請求項）にかかる発明を限定するものではなく、また実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における組み合わせにより種々の発明を抽出できる。上記実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００８５】
例えば、上記実施の形態では、波長領域が紫外線領域の太陽光を測定対象とする場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、測定対象として、波長領域が可視光領域の太陽光等、他の波長領域の太陽光を対象とする形態としてもよい。この場合も、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００８６】
また、上記実施の形態では、受光素子５０Ｍ、及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの受光面６０の面積が全て異なる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、受光素子５０Ｍ、及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの受光面６０の面積が同じものを含む形態としてもよい。この場合も、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００８７】
また、上記実施の形態では、測定日当日の測定位置における最大太陽高度を計算式により算出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、緯度、経度、及び日時毎の、太陽高度を示す情報をテーブル形式等で予めＲＯＭ７４に記憶させておき、当該情報から測定日当日の測定位置における最大太陽高度を導出する形態としてもよい。この場合も、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００８８】
その他、上記実施の形態で説明した光量測定装置１０の構成（図１、図３及び図４参照。）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要な部分を削除したり、新たな部分を追加したりすることができることは言うまでもない。
【００８９】
また、上記実施の形態で説明した光量測定プログラムの処理の流れ（図６参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、必要に応じて新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりすることができることは言うまでもない。
【００９０】
また、上記実施の形態で説明した各種演算式（（１）式〜（７）式参照。）や当該演算式で用いられる係数も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なパラメータを削除したり、必要に応じて新たなパラメータを追加したり、係数値を変更したりすることができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】実施の形態に係る光量測定装置の外観と設置状態例を示す外観図である。
【図２】実施の形態に係る光量測定装置におけるデッドゾーンの説明に供する図である。
【図３】実施の形態に係る光量測定装置の電気系の要部構成を示すブロック図（一部回路図）である。
【図４】実施の形態に係る受光素子の受光面の形状を示す平面図である。
【図５】受光面に対する入射光の入射角度と、受光素子が出力する電流との関係の一例を示す模式図である。
【図６】実施の形態に係る光量測定プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】従来の光量測定装置の構成を示すブロック図（一部回路図）である。
【符号の説明】
【００９２】
１０ 光量測定装置
５０Ａ 補助受光素子（第２の受光素子）
５０Ｂ 補助受光素子（第２の受光素子）
５０Ｃ 補助受光素子（第２の受光素子）
５０Ｍ 受光素子（第１の受光素子）
５４ 選択回路
６０Ａ 受光面（第２の受光面）
６０Ｂ 受光面（第２の受光面）
６０Ｃ 受光面（第２の受光面）
６０Ｍ 受光面（第１の受光面）
７０ ＣＰＵ（特定回路）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光の量を測定する光量測定装置及び光量測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光等に含まれる紫外線等の光の量を測定する光量測定装置が普及している。
【０００３】
図７には、従来の光量測定装置１０’の電気的構成の一例が示されている。
【０００４】
この光量測定装置１０’は、受光面への入射光の量を示す信号を出力する受光素子５０’を備え、受光素子５０’が出力した信号を変換部５２’によって電圧に変換し、変換部５２’による変換後の電圧をアナログデジタル変換回路（以下、「ＡＤＣ」という。）７２’によってデジタル信号に変換し、ＣＰＵ７０’によって上記デジタル信号に基づいて受光面６０への入射光量を算出し、表示部１６’に算出した光量を示す情報を表示する。
【０００５】
しかし、時間と共に太陽の位置が変化することに伴い、受光部１２’に対する入射光の入射角度が入射光の量が最大となる方向（例えば、受光面に対して９０°で光が入射する方向）からずれる。このため、この装置では、実際の光量に比較して、上記ずれに応じた量だけ受光素子による受光量が減少する、という問題があった。
【０００６】
この問題を解決するために、特許文献１には、光量測定装置を保持する支持台と当該支持台を回転自在となるように軸支する固定台と当該固定台を固定する基盤とを有する保持器であって、光量測定装置を保持した上記支持台を回転させることにより、光量測定装置の受光面を太陽に対して９０°に向ける技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１２１４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、測定者が自ら光量測定装置の受光面に対する入射光の入射角度を調整しなければならないため、手間がかかる、という問題点があった。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、簡易且つ高精度に光量を測定することのできる光量測定装置及び光量測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、所定の入射光を第１の受光面で受光する第１の受光素子と、前記第１の受光面と同一方向に向く第２の受光面で前記入射光を受光する第２の受光素子と、前記第１の受光面に対する前記入射光の入射角度を特定する特定回路と、前記入射角度が所望の入射角度と異なる場合には、前記第１の受光素子の出力部に対して前記第２の受光素子の出力部を選択的に電気的に接続する選択回路と、を備えている。
【００１０】
請求項１に記載の光量測定装置によれば、所定の入射光を第１の受光面で受光する第１の受光素子と、第１の受光面と同一方向に向く第２の受光面で上記入射光を受光する第２の受光素子とを備えており、特定回路によって、第１の受光面に対する入射光の入射角度が特定され、選択回路によって、上記特定された入射角度が所望の入射角度と異なる場合に、第１の受光素子の出力部に対して第２の受光素子の出力部が選択的に電気的に接続される。
【００１１】
このように、請求項１に記載の光量測定装置によれば、第１の受光面に対する入射光の入射角度を特定し、特定した入射角度が所望の入射角度と異なる場合に、第１の受光素子の出力部に対して第２の受光素子の出力部を選択的に電気的に接続するので、簡易且つ高精度に光量を測定することができる。
【００１２】
なお、請求項１に記載の発明は、請求項２に記載の発明のように、各々受光面の面積が異なる複数の前記第２の受光素子を備えるとしてもよい。これにより、より高精度に光量の測定をすることができる。
【００１３】
さらに、請求項１又は請求項２に記載の発明は、請求項３に記載の発明のように、前記選択回路は、前記第１の受光素子と複数の前記第２の受光素子とを個別かつ並列に接続するか否かを切り替えるスイッチ素子により、前記入射角度が前記所望の入射角度と異なることによる受光量の減少を補うように、前記第１の受光素子の出力部に対して前記第２の受光素子の出力部を選択的に電気的に接続する。これにより、第１の受光素子の出力部に対する複数の第２の受光素子の出力部の電気的な接続を、より簡易に行うことができる。
【００１４】
一方、上記目的を達成するために、請求項４に記載の光量測定方法は、所定の入射光を第１の受光面で受光する第１の受光素子と、前記第１の受光面と同一方向に向く第２の受光面で前記入射光を受光する第２の受光素子と、を備えた光量測定装置による光量測定方法であって、前記第１の受光面に対する前記入射光の入射角度を特定し、前記入射角度が所望の入射角度と異なる場合には、前記第１の受光素子の出力部に対して前記第２の受光素子の出力部を選択的に電気的に接続する。
【００１５】
従って、請求項４に記載の光量測定方法によれば、請求項１に記載の発明と同様に作用するので、請求項１に記載の発明と同様に、簡易且つ高精度に光量を測定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明した如く、本発明によれば、簡易且つ高精度に光量を測定することができる、という優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態では、本発明を、太陽光に含まれる紫外線領域の光量を測定する光量測定装置に適用した場合について説明する。
【００１８】
まず、図１を参照して、本実施の形態に係る光量測定装置１０の外観上の構成を説明する。
【００１９】
図１（Ａ）に示すように、光量測定装置１０には、受光部１２、操作部１４、表示部１６が備えられている。
【００２０】
受光部１２は、後述する受光素子５０Ｍ、及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃ（図３も参照）を備えており、太陽からの光を受光する。
【００２１】
なお、本実施の形態に係る光量測定装置１０では、補助受光素子の数として３個を適用しているが、これに限らず、補助受光素子の数を１つとしてもよいし、２つ、又は４つ以上としてもよい。
【００２２】
また、本実施の形態に係る光量測定装置１０では、受光部１２の装置筐体における入光領域と、上記受光素子５０Ｍ、及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの受光面との位置関係から、一例として図２に示されるように、入射してくる光を受光素子５０Ｍ、及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃにて受光できない領域（以下、「デッドゾーン」という。）が存在する。
【００２３】
一方、操作部１４には、電源スイッチ２０、位置情報取得スイッチ２２、測定開始スイッチ２４及び測定停止スイッチ２６が備えられている。
【００２４】
なお、本実施の形態に係る光量測定装置１０は、位置情報取得スイッチ２２が押圧操作されることで、装置本体の現在位置の緯度及び経度を示す情報（以下、「位置情報」という。）、受光部１２が向いている方位を示す情報（以下、「方位情報」という。）等の位置に関する情報が取得される。また、本実施の形態に係る光量測定装置１０は、測定開始スイッチ２４が押圧操作されることで紫外線領域の光の測定が開始され、測定停止スイッチ２６が押圧操作されることで当該測定が終了される。
【００２５】
また、表示部１６には、測定によって得られたＵＶ−Ａ領域の紫外線量、ＵＶ−Ｂ領域の紫外線量、現在の日時、受光部１２が向いている方位等の各種数値情報が表示される。また、表示部１６には図示しない切替スイッチが操作されることで、測定によって得られた紫外線量の時間変化を示すグラフ等、各種グラフィック情報が表示される。なお、本実施の形態に係る光量測定装置１０は、表示部１６に表示する方位として北を０度、東を９０度、南を１８０度、及び西を２７０度とした方位角を適用した場合について説明するが、これに限らないことは言うまでもない。
【００２６】
さらに、本実施の形態に係る光量測定装置１０には、一例として図１（Ｂ）に示すように、背面に装置本体を所定角度にて位置決めする支持部材３０が備えられている。
【００２７】
本実施の形態に係る支持部材３０は、長さが調整可能に構成されており、光量測定装置１０は、支持部材３０の長さが調整されることによって、接地面に対する角度、換言すれば、その時点の太陽に対する受光部１２の向きを調整することが可能とされている。
【００２８】
次に、図３を参照して、本実施の形態に係る光量測定装置１０の電気系の要部構成を説明する。
【００２９】
同図に示されるように、光量測定装置１０は、前述した受光部１２、変換部５２、選択回路５４、及び演算部５６が備えられている。
【００３０】
受光部１２は、前述したように受光素子５０Ｍ、及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃを備えており、受光素子５０Ｍ、及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの受光面は同一の方向を向いている。
【００３１】
一方、本実施の形態に係る変換部５２は、オペアンプ６４、抵抗６６、及び電圧生成部６８を含んで構成されている。オペアンプ６４の反転入力端子と出力端子とは抵抗６６を介して接続される一方、オペアンプ６４の非反転入力端子は電圧生成部６８を介して接地されている。すなわち、本実施の形態に係る変換部５２は、反転増幅器を用いた電流電圧変換回路として構成されている。
【００３２】
また、本実施の形態に係る選択回路５４は、受光素子５０Ｍのカソードに対して補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃのカソードを選択的に電気的に接続するために、補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの各々に対応して３つのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）６２Ａ〜６２Ｃが備えられている。このように、本実施の形態に係る選択回路５４は、本発明のスイッチ素子としてＦＥＴを適用しているが、これに限らず、例えば、バイポーラ型トランジスタ、リレースイッチ等の他の電気的に断続可能なスイッチ素子を適用してもよいことは言うまでもない。
【００３３】
なお、以下の説明において、ＦＥＴを各々区別する必要がある場合は、符号の末尾に対応するアルファベットを付する一方、区別する必要がない場合は当該アルファベットを省略して表記する。
【００３４】
一方、本実施の形態に係る演算部５６は、光量測定装置１０全体の動作を司るＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７０、入力された電圧をデジタル信号に変換するＡＤＣ７２、各種制御プログラムや各種テーブル情報等が予め記憶されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）７４、ＣＰＵ７０による各種プログラムの実行時のワークエリアや、各種情報を記憶するために用いられるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）７６、装置本体の現在位置の緯度と経度を特定する位置特定部７８、受光部１２に備えられている受光素子５０Ｍの受光面の向いている方位を特定する方位特定部８２、現在の月日及び時刻の計時を行う計時部８３、及びＣＰＵ７０に接続され、ＣＰＵ７０から送信されるＦＥＴ６２をオン状態とするためのスイッチ素子制御信号の状態を記憶するレジスタ８４、を備えている。
【００３５】
また、本実施の形態に係る光量測定装置１０では、位置特定部７８としてアンテナ８０を介してＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星からのＧＰＳ信号を受信して、現在位置を緯度及び経度によって特定するものを適用するが、これに限らず、携帯電話機等から基地局へ出力する電波を利用して位置を特定するもの等を適用してもよい。また、本実施の形態に係る光量測定装置１０では、方位特定部８２として地磁気を検出し、検出した地磁気に基づいて方位を特定する電子コンパスを適用するが、これに限らず、現在の日時から太陽が位置する方位角を導出するものや、方位磁石等を適用してもよい。
【００３６】
これらＣＰＵ７０、ＡＤＣ７２、ＲＯＭ７４、ＲＡＭ７６、位置特定部７８、方位特定部８２、計時部８３、及び表示部１６は、システムバス８６を介して相互に電気的に接続されている。従って、ＣＰＵ７０は、ＲＯＭ７４、ＲＡＭ７６との各種情報の送受信、ＡＤＣ７２、位置特定部７８、方位特定部８２、計時部８３からの各種情報の受信、及び表示部１６の動作の制御を各々行なうことができる。
【００３７】
なお、本実施の形態に係る受光部１２における受光素子５０Ｍ、及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃのアノードは接地され、補助受光素子５０Ａのカソードは選択回路５４のＦＥＴ６２Ａのソースに、補助受光素子５０ＢのカソードはＦＥＴ６２Ｂのソースに、補助受光素子５０ＣのカソードはＦＥＴ６２Ｃのソースに、各々接続されている。また、ＦＥＴ６２のドレインと受光素子５０Ｍのカソードは変換部５２のオペアンプ６４における反転入力端子に接続されている。
【００３８】
すなわち、受光素子５０Ｍのカソードはオペアンプ６４の反転入力端子に直接接続される一方、補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの各カソードは、対応するＦＥＴ６２Ａ〜６２Ｃを介してオペアンプ６４の反転入力端子に接続されている。
【００３９】
このように、本実施の形態では、補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃが選択回路５４の対応するＦＥＴ６２に接続されているため、ＦＥＴ６２をオン状態とするものとして予め定められた電圧（以下、「オン電圧」という。）を、各ＦＥＴ６２のゲートへ選択的に印加することにより、受光素子５０Ｍに対して、選択したＦＥＴ６２に接続されている補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃを個別かつ並列に接続することができる。そして、変換部５２におけるオペアンプ６４の出力端子からは、受光素子５０Ｍと、選択的に電気的に接続された補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃから出力された受光量に応じた電流を、電圧に変換して出力することができる。
【００４０】
一方、オペアンプ６４の出力端子は演算部５６のＡＤＣ７２に接続されている。従って、変換部５２により変換された電圧は、ＡＤＣ７２によってデジタル信号に変換され、演算部５６のＣＰＵ７０は、当該デジタル信号に基づいて受光部１２で受光した光量を導出する。
【００４１】
また、演算部５６のレジスタ８４の出力端子は、選択回路５４のＦＥＴ６２に個別に接続されている。これにより、各ＦＥＴ６２には、レジスタ８４を介してＣＰＵ７０から送信されてくるスイッチ素子制御信号に応じて、選択的にゲートにオン電圧が印加される。
【００４２】
図４に、本実施の形態に係る受光素子５０Ｍ及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの受光面の形状を示す。
【００４３】
同図に示すように、受光素子５０Ｍの受光面６０Ｍを囲むように、補助受光素子５０Ｃの受光面６０Ｃが受光面６０Ｍと同一方向を向いて配置され、受光面６０Ｃを囲むように、補助受光素子５０Ｂの受光面６０Ｂが受光面６０Ｍと同一方向を向いて配置され、同様に受光面６０Ｂを囲むように、補助受光素子５０Ａの受光面６０Ａが受光面６０Ｍと同一方向を向いて配置されている。なお、以下、受光面を各々区別する必要がある場合は、符号の末尾に対応するアルファベットを付する一方、区別する必要がない場合は当該アルファベットを省略して表記する。
【００４４】
また、本実施の形態に係る受光面６０の面積は、各々異なっている。表１に受光面６０Ｍの面積を１とした場合の補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの受光面６０Ａ〜６０Ｃの面積比の一例を示す。なお、表１では、受光素子５０Ｍ，及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃを表示するものとして、対応する符号の末尾のアルファベットのみを表記する。
また、以下の説明では、受光素子５０Ｍ、及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの受光面６０の面積比として、表１に記載された面積比を適用する。
【００４５】
【表１】
図５には、受光部１２を、南方向で、且つ太陽の高度が最大となる方向（以下、「最大太陽高度」という。）に向けた状態で装置本体を固定し、太陽が東から西に移動している状態での受光素子５０Ｍのみの受光量の変化が示されている。
【００４６】
同図に示されるように、太陽の位置が南（最大太陽高度）となった場合は、受光面６０Ｍに対する入射光の入射角度が９０°となり、受光素子５０Ｍによる受光量が最大となる。しかし、太陽の位置が南でない場合は、受光面６０Ｍに対する入射光の入射角度が９０°からずれ、そのずれ量に応じて受光素子５０Ｍによる受光量が減少する。
【００４７】
そのため、本実施の形態に係る光量測定装置１０では、ずれ量に応じた受光量の減少を補うように、選択回路５４が、受光素子５０Ｍのカソードに対して補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃのカソードを選択的に電気的に接続する。
【００４８】
表２に、上記ずれ量に応じて受光素子５０Ｍのカソードに対して補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃのカソードを選択的に電気的に接続させた組み合わせの一例を、ＣＰＵ７０からレジスタ８４を介して選択回路５４へ送信されるスイッチ素子制御信号と共に示す。なお、本実施の形態では、スイッチ素子制御信号として「１」が送信された場合は、対応するＦＥＴ６２のゲートにオン電圧が印加される。また、表２では、受光素子５０Ｍ，及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃを表示するものとして、対応する符号の末尾のアルファベットのみを表記する。
【００４９】
また、表２に示す受光面の合計面積比は、受光素子５０Ｍと、スイッチ素子制御信号によってオン状態とされた補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの受光面６０の面積の合計値であり、受光面６０の合計面積比に対応するずれ量は、受光素子５０Ｍの受光面６０Ｍに対する入射光の入射角度を９０°からずらすことによって、受光素子５０Ｍから出力される電流値を実際に測定した結果に基づいて得られたものである。
【００５０】
なお、本実施の形態に係る光量測定装置１０では、表２によって示されるずれ量毎の受光素子５０Ｍと補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃとの組み合せを示す情報（以下、組み合せ情報という）がＲＯＭ７４に予め記憶されている。
【００５１】
【表２】
次に、図６を参照して、本実施の形態に係る光量測定装置１０の作用を説明する。なお、図６は、電源スイッチ２０が押圧操作されて、光量測定装置１０が動作可能状態とされた際に、ＣＰＵ７０によって実行される光量測定プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムはＲＯＭ７４に予め記憶されている。
【００５２】
まず、同図のステップ１００では、位置情報取得スイッチ２２が押圧操作されるまで待機し、位置情報取得スイッチ２２が押圧操作されると、次のステップ１０２で、位置特定部７８から位置情報を、方位特定部８２から方位情報を各々取得する。
【００５３】
次のステップ１０４では、取得した方位情報により示される方位を示す数値情報を表示するものとして予め設定された画面を表示部１６により表示させる。
【００５４】
次のステップ１０６では、測定日当日の測定位置における最大太陽高度を算出する。
【００５５】
本実施の形態に係る光量測定装置１０では、太陽高度をθ（°）、位置情報により示される緯度をφ（°）、太陽赤緯をδ（°）、太陽の時角をｈ（°）とし、緯度φ、太陽赤緯δ、及び時角ｈを次の（１）式に代入し、測定日当日における所定時間間隔毎の太陽高度θを算出することで、測定日当日の最大太陽高度を算出する。
【００５６】
【数１】
なお、太陽赤緯δは、１月１日からの通し日数をｄｎとし、下記（２）式に代入して変数αを算出し、（２）式によって算出した変数αを下記（３）式に代入することによって算出する。
【００５７】
【数２】
【００５８】
【数３】
なお、本実施の形態に係る光量測定装置１０では、定数Ａとして０．００６９１８、定数Ｂとして０．３９９９１２、定数Ｃとして０．０７０２５７、定数Ｄとして０．００６７５８、定数Ｅとして０．０００９０７、定数Ｆとして０．００２６９７、及び定数Ｇとして０．００１４８０を適用する。
【００５９】
また、太陽の時角ｈは、均時差をＥｑ（°）とし、上記（２）式で算出した変数αを下記（４）式に代入することによって均時差Ｅｑを算出し、測定を行う地域における標準時間をＴＯ（ｈｏｕｒ）、測定を行う地域における標準子午線の経度と位置情報により示される経度との差（経度差）をΔψ（°）とし、これらと（４）式によって算出した均時差Ｅｑとを下記（５）式に代入することによって算出する。
【００６０】
【数４】
【００６１】
【数５】
なお、本実施の形態に係る光量測定装置１０では、定数Ｈとして０．００００７５、定数Ｉとして０．００１８６８、定数Ｊとして０．０３２０７７、定数Ｋとして０．０１４６１５、及び定数Ｌとして０．０４０８４９を適用する。
【００６２】
次のステップ１０８では、算出した最大太陽高度を表示部１６により表示させる。
【００６３】
次のステップ１１０では、測定開始スイッチ２４が押圧操作されたか否かを判定する。肯定判定の場合はステップ１１２へ移行し、否定判定の場合はステップ１０２へ戻る。
【００６４】
なお、測定者は、測定開始スイッチ２４を押圧操作する前に、表示部１６に表示されている方位が南を表示するように装置本体を測定位置に置き、且つ受光面６０が最大太陽高度の方向を向くように支持部材３０を調整する。
【００６５】
次のステップ１１２では、現在時刻における受光素子５０Ｍの受光面６０Ｍに対する入射光の入射角度を特定する。
【００６６】
本実施の形態に係る光量測定装置１０では、（１）式を用いて測定日当日の現在時刻における太陽高度を算出する。そして、受光素子５０Ｍの受光面６０Ｍに対する入射光の入射角度をΘ（°）、最大太陽高度をθＭＡＸ（°）、現在時刻の太陽高度をθＮＯＷ（°）とし、次の（６）式に最大太陽高度θＭＡＸ、現在時刻の太陽高度θＮＯＷを代入することにより、入射角度Θを特定する。
【００６７】
【数６】
次のステップ１１３では、ステップ１１２で特定した入射光の入射角度が所望の入射角度（本実施の形態では、９０°）と異なるか否かを判定する。
【００６８】
当該判定は、特定した入射角度Θを次の（７）式に代入することによって、所望の入射角度からのずれ量Φ（°）を算出し、ずれ量Φの値が０（零）となった場合以外を肯定と判定する。なお、ずれ量Φの値が０を含む所定範囲内の場合以外を肯定と判定してもよい。
【００６９】
【数７】
本ステップにおいて、肯定判定となった場合はステップ１１４へ移行する。
【００７０】
次のステップ１１４では、受光素子５０Ｍに電気的に接続させる補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃを特定する。
【００７１】
本ステップでは、ＲＯＭ７４から組み合せ情報を読み出し、読み出した組み合せ情報に基づいて上記ステップ１１４で（７）式により算出したずれ量Φに対応した受光素子５０Ｍと組み合わせる補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃを特定する。
【００７２】
なお、本実施の形態では、（７）式により算出したずれ量Φが、組み合せ情報により示されるずれ量の何れにも該当しない場合は、特定する補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの組み合せとして、最も近いずれ量に対応する組み合わせを適用する。また、最も近いずれ量が２つある場合は、小さいほうのずれ量に対応する組み合わせを適用するが、これに限らず、大きい方のずれ量に対応する組み合わせを適用してもよい。
【００７３】
次のステップ１１５では、特定した補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃに対応したスイッチ素子制御信号を、選択回路５４に出力することで、選択回路５４によって、受光素子５０Ｍのカソードに対して補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃのカソードを選択的に電気的に接続させる。
【００７４】
例えば、（７）式で算出したずれ量Φが６２°であった場合は、受光素子５０Ｍと組み合わされる補助受光素子として、補助受光素子５０Ａ，５０Ｂが特定される（表２を参照）。これに応じて、ＣＰＵ７０からＦＥＴ６２Ａに対するスイッチ素子制御信号として「１」が、ＦＥＴ６２Ｂに対するスイッチ素子制御信号として「１」が、ＦＥＴ６２Ｃに対するスイッチ素子制御信号として「０」が、レジスタ８４を介して選択回路５４へ送信される。選択回路５４は、上記スイッチ素子制御信号を受信すると、ＦＥＴ６２Ａ，６２Ｂの各ゲートへオン電圧を印加することで、受光素子５０Ｍのカソードに対して補助受光素子５０Ａ，５０Ｂのカソードを電気的に接続し、ステップ１１６へ移行する。
【００７５】
一方、ステップ１１３の判定処理によって否定判定となった場合は、ステップ１１４における補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃを特定する処理、及びステップ１１５における受光素子５０Ｍのカソードに対して、特定した補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃのカソードを電気的に接続させる処理を行なうことなく、ステップ１１６へ移行する。
【００７６】
ステップ１１６では、受光素子５０Ｍと選択的に電気的に接続された補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの受光量を示す電流が変換部５２で電圧に変換され、当該電圧がＡＤＣ７２で変換されて出力されたデジタル信号から光量を導出する。
【００７７】
次のステップ１１８では、上記導出した光量を示す情報を時系列でＲＡＭ７６に記憶させる。
【００７８】
次のステップ１２０では、上記導出した光量を表示部１６により表示させる。
【００７９】
次のステップ１２２では、測定停止スイッチ２６が押圧されたか否かを判断し、肯定判定の場合は本プログラムを終了する一方、否定判定の場合は、ステップ１１２へ戻り、測定停止スイッチ２６が押圧されるまで測定を継続する。
【００８０】
以上詳細に説明したように、本実施の形態では、所定の入射光を第１の受光面（ここでは、受光面６０Ｍ）で受光する第１の受光素子（ここでは、受光素子５０Ｍ）と、第１の受光面と同一方向に向く第２の受光面（ここでは、受光面６０Ａ〜６０Ｃ）で上記入射光を受光する第２の受光素子（ここでは、補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃ）とを備えており、特定回路（ここでは、ＣＰＵ７０）によって、第１の受光面に対する入射光の入射角度を特定し、選択回路（ここでは、選択回路５４）によって、入射角度が所望の入射角度と異なる場合に、第１の受光素子の出力部に対して第２の受光素子の出力部を選択的に電気的に接続するので、簡易且つ高精度に光量を測定することができる。
【００８１】
また、本実施の形態では、各々受光面の面積が異なる複数の第２の受光素子を備えるので、より高精度に光量の測定をすることができる。
【００８２】
また、本実施の形態では、選択回路は、第１の受光素子と複数の第２の受光素子とを個別かつ並列に接続するか否かを切り替えるスイッチ素子により、入射角度が所望の入射角度と異なることによる受光量の減少を補うように、第１の受光素子の出力部に対して第２の受光素子の出力部を選択的に電気的に接続するので、第１の受光素子の出力部に対する第２の受光素子の出力部の電気的な接続を、より簡易に行うことができる。
【００８３】
以上、本発明を上記実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８４】
また、上記実施の形態は、クレーム（請求項）にかかる発明を限定するものではなく、また実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における組み合わせにより種々の発明を抽出できる。上記実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００８５】
例えば、上記実施の形態では、波長領域が紫外線領域の太陽光を測定対象とする場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、測定対象として、波長領域が可視光領域の太陽光等、他の波長領域の太陽光を対象とする形態としてもよい。この場合も、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００８６】
また、上記実施の形態では、受光素子５０Ｍ、及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの受光面６０の面積が全て異なる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、受光素子５０Ｍ、及び補助受光素子５０Ａ〜５０Ｃの受光面６０の面積が同じものを含む形態としてもよい。この場合も、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００８７】
また、上記実施の形態では、測定日当日の測定位置における最大太陽高度を計算式により算出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、緯度、経度、及び日時毎の、太陽高度を示す情報をテーブル形式等で予めＲＯＭ７４に記憶させておき、当該情報から測定日当日の測定位置における最大太陽高度を導出する形態としてもよい。この場合も、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００８８】
その他、上記実施の形態で説明した光量測定装置１０の構成（図１、図３及び図４参照。）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要な部分を削除したり、新たな部分を追加したりすることができることは言うまでもない。
【００８９】
また、上記実施の形態で説明した光量測定プログラムの処理の流れ（図６参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、必要に応じて新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりすることができることは言うまでもない。
【００９０】
また、上記実施の形態で説明した各種演算式（（１）式〜（７）式参照。）や当該演算式で用いられる係数も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なパラメータを削除したり、必要に応じて新たなパラメータを追加したり、係数値を変更したりすることができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】実施の形態に係る光量測定装置の外観と設置状態例を示す外観図である。
【図２】実施の形態に係る光量測定装置におけるデッドゾーンの説明に供する図である。
【図３】実施の形態に係る光量測定装置の電気系の要部構成を示すブロック図（一部回路図）である。
【図４】実施の形態に係る受光素子の受光面の形状を示す平面図である。
【図５】受光面に対する入射光の入射角度と、受光素子が出力する電流との関係の一例を示す模式図である。
【図６】実施の形態に係る光量測定プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】従来の光量測定装置の構成を示すブロック図（一部回路図）である。
【符号の説明】
【００９２】
１０ 光量測定装置
５０Ａ 補助受光素子（第２の受光素子）
５０Ｂ 補助受光素子（第２の受光素子）
５０Ｃ 補助受光素子（第２の受光素子）
５０Ｍ 受光素子（第１の受光素子）
５４ 選択回路
６０Ａ 受光面（第２の受光面）
６０Ｂ 受光面（第２の受光面）
６０Ｃ 受光面（第２の受光面）
６０Ｍ 受光面（第１の受光面）
７０ ＣＰＵ（特定回路）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の入射光を第１の受光面で受光する第１の受光素子と、
前記第１の受光面と同一方向に向く第２の受光面で前記入射光を受光する第２の受光素子と、
前記第１の受光面に対する前記入射光の入射角度を特定する特定回路と、
前記入射角度が所望の入射角度と異なる場合には、前記第１の受光素子の出力部に対して前記第２の受光素子の出力部を選択的に電気的に接続する選択回路と、
を備えたことを特徴とする光量測定装置。
【請求項２】
各々受光面の面積が異なる複数の前記第２の受光素子を備えたことを特徴とする請求項１記載の光量測定装置。
【請求項３】
前記選択回路は、前記第１の受光素子と複数の前記第２の受光素子とを個別かつ並列に接続するか否かを切り替えるスイッチ素子により、前記入射角度が前記所望の入射角度と異なることによる受光量の減少を補うように、前記第１の受光素子の出力部に対して前記第２の受光素子の出力部を選択的に電気的に接続することを特徴とする請求項２記載の光量測定装置。
【請求項４】
所定の入射光を第１の受光面で受光する第１の受光素子と、前記第１の受光面と同一方向に向く第２の受光面で前記入射光を受光する第２の受光素子と、を備えた光量測定装置による光量測定方法であって、
前記第１の受光面に対する前記入射光の入射角度を特定し、
前記入射角度が所望の入射角度と異なる場合には、前記第１の受光素子の出力部に対して前記第２の受光素子の出力部を選択的に電気的に接続する
光量測定方法。
【請求項１】
所定の入射光を第１の受光面で受光する第１の受光素子と、
前記第１の受光面と同一方向に向く第２の受光面で前記入射光を受光する第２の受光素子と、
前記第１の受光面に対する前記入射光の入射角度を特定する特定回路と、
前記入射角度が所望の入射角度と異なる場合には、前記第１の受光素子の出力部に対して前記第２の受光素子の出力部を選択的に電気的に接続する選択回路と、
を備えたことを特徴とする光量測定装置。
【請求項２】
各々受光面の面積が異なる複数の前記第２の受光素子を備えたことを特徴とする請求項１記載の光量測定装置。
【請求項３】
前記選択回路は、前記第１の受光素子と複数の前記第２の受光素子とを個別かつ並列に接続するか否かを切り替えるスイッチ素子により、前記入射角度が前記所望の入射角度と異なることによる受光量の減少を補うように、前記第１の受光素子の出力部に対して前記第２の受光素子の出力部を選択的に電気的に接続することを特徴とする請求項２記載の光量測定装置。
【請求項４】
所定の入射光を第１の受光面で受光する第１の受光素子と、前記第１の受光面と同一方向に向く第２の受光面で前記入射光を受光する第２の受光素子と、を備えた光量測定装置による光量測定方法であって、
前記第１の受光面に対する前記入射光の入射角度を特定し、
前記入射角度が所望の入射角度と異なる場合には、前記第１の受光素子の出力部に対して前記第２の受光素子の出力部を選択的に電気的に接続する
光量測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２２２５９１（Ｐ２００９−２２２５９１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６８１９２（Ｐ２００８−６８１９２）
【出願日】平成２０年３月１７日（２００８．３．１７）
【出願人】（３０８０３３７１１）ＯＫＩセミコンダクタ株式会社 (898)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１７日（２００８．３．１７）
【出願人】（３０８０３３７１１）ＯＫＩセミコンダクタ株式会社 (898)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]