光源から対象に照射した光のムラを測る方法を教えてください

光源から面に照射した微小な光のムラを測定したいと考えています。
平方ミリメートルの単位で測定できれば良いのですが、

デジタルカメラのCCDに、直接、照射して
各素子のシグナル強度から、
微小な光のムラを測定できるものでしょうか？

お教えください。

No.3 ベストアンサー 回答者： miran_2006 回答日時： 2016/06/28 14:57

光の照度ムラ測定＝ユニホミティ測定

以前の質問でも回答しましたが、CCDに直接と言うのは、条件が出し辛くあまり良い方法とは思えません。
それと、光が時系列にどんどん変化してしまうような場合は、非常に難しくなります。

主さまが仕事のレベルでやりたいのか、趣味レベルでやりたいのかにもよりますが、おおまかに下記の２通りの方法になってくると思います。

１．光の状態が比較的長い間均一である場合。あるいは、繰り返し再現性が非常に高い場合。
　　XYのマイクロゲージのテーブルに非常に小さな窓がついた照度センサーを設置して、XY方向に少しづつ動かして各ポイントを測定する。
　　JISやIECの測り方は、この方法に近い図り方をします。
　　照度センサーは結晶系の太陽電池セルに窓の空いたマスクを被せた様なものが良いでしょう。
　　太陽電池セルのIscは、照度に対してとても直線性があるので、これを測定することで照度に置き換えることができます。
　　もちろん、キャリブレーションは必要ですが・・・

２．光の状態が比較的短い時間で変化してしまう場合。
　　照射位置に色むらが無い（少ない）板や紙を置いて、光を照射した状態でデジカメで撮影します。
　　撮影時に、照度のダイナミックレンジがなるべく大きくなるように絞りやシャッター速度を設定する必要があります。
　　その後、その写真データをグレースケール処理して１ピクセル、あるいはある程度のブロック毎に区切って照度に換算します。
　　撮影エリアにもよりますが、カメラのレンズ中心の延長と、測定範囲の一番外側との距離が大きくなる場合には、cos補正したほうがいいです。
　　画像の分析は、プログラムを組んでやったほうが効率的です。
　　普通はCとかVBとかで組みますが、頑張ればエクセルのVBAでも組むことはできます。

この回答へのお礼

ご丁寧なご回答ありがとうございます。

植物群落内の光は短い時間で変化します。
また、数平方ミリ程度の面積で、違っているように予測しています。

旧来のセンサーは直径が１ｃｍ以上あり、
(http://www.meiwafosis.com/products/lightmeasurem …
この面積の平均値としてしか捉えられません。
C-MOSセンサーであれば、高い空間解像度で測定ができるのではと思いついたのですが、
測定が単純ではないこと、よく理解できました。

本当にありがとうございました。

浜松フォトニクスや東芝が出しているフォトダイオードに、
受光部分が平方ミリ程度のものがあります。
光量子流量密度で求めるのに良好な特性を持ってもいます。

まずは、これを利用して測定し、
旧来のセンサーで同時に測定した結果と比較して
予測が当たっているかどうかを検討したいと思います。

予測が当たっていた場合には、
ご教唆いただきました方法を検討したいと思います。

お礼日時：2016/06/28 21:32

No.2 回答者： kuma-gorou 回答日時： 2016/06/24 19:30

＞摺りガラスかトレぺは使いたくないと思います。

デジタルカメラは、照度計ほど計測できるレンジ幅は広ありませんので、レンズなしでセンサーに直接光を当てても照度比は測れません。

シャッタースピード・レンズのＦ値・ISO感度を駆使して得た適正露光に対し表現できるレンジ幅（明暗幅）は±４EV。輝度比（反射光ですから照度でない）で256倍まです。

計測するには、別の手段が必要だと思います。

No.1 回答者： kuma-gorou 回答日時： 2016/06/24 16:27

イメージセンサー（C-MOSセンサー）に直接照射したんじゃ露出の制御は出来ないでしょう。

露光を制御するとなると、摺りガラスかトレぺに光源の光を照射し、その透過光を撮影。
それを、パソコンで座標軸・RCBの明度（０~255の256段階）を表示できるRAW現像ソフトあるいはレタッチソフトで観察します。

ただ、この方法にも難点があります。
一つはレンズ自体の周辺減光。二つ目はコサイン四乗則。三つ目は斜めに入射する光束は有効にセンサーに届かない。
これを、どう補正するか難問です。

それ以前に、何の目的でかような測定が必要か教えて欲しいです。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

植物群落を抜けて、群落の中まで届く、
木漏れ日のような光がどうなっているのかを調べたいと考えています。

光合成有効照射を測定するための機器はあるのですが、
センサーの大きさが1平方センチほどあり、
植物の一つ一つの葉緑体に当たっているような
小さな木漏れ日は測れていないようです。

NDフィルターなどで減光することで、
上手く測定できるのであれば、
摺りガラスかトレぺは使いたくないと思います。

データも、
C-MOSセンサー全体ではなく、
中央だけでも正確に取れたらよいのですが…。

ご教唆ください。
よろしくお願いいたします。

お礼日時：2016/06/24 18:30