光度計測：それは何ですか？
光度測定は、人間の目にとって感知される明るさを基準に光を測定する科学です。これは放射測定学とは異なります。放射測定学は、絶対的なパワーで（光を含む）放射エネルギーを測定します。光度測定は、人間の目を刺激できる可視範囲の波長（光）のみを考慮します。
人間の目は370 nmから780 nmの波長を持つ放射線を検出することができます。この範囲は可視スペクトルまたは単に光と呼ばれます。光よりも短い波長の放射線は紫外線と呼ばれ、光よりも長い波長の放射線は赤外線と呼ばれます。光度測定には紫外線や赤外線は含まれません。
光度測定は、波長の関数として目の光に対する反応に基づいています。目はすべての波長の光に対して均等に敏感ではありません。緑色の光に対してはより敏感で、赤色や紫色の光に対してはあまり敏感ではありません。また、目は異なる明るさレベルに適応します。それは昼間視覚と夜間視覚という2つの視覚モードを持っています。
昼間視覚は、日中や人工照明下での高い明るさレベルでの目の反応です。昼間視覚では色と細部を識別できます。夜間視覚は、夜間や星明かり下での低い明るさレベルでの目の反応です。夜間視覚では色を識別できず、解像度が低くなります。昼間視覚と夜間視覚の間には、中間視覚という移行ゾーンがあります。
光度測定では、異なる波長と明るさレベルでの目の反応の標準化されたモデルを使用します。これらのモデルは輝度関数と呼ばれています。それらは、各波長での放射パワーや目の感度を表す係数によって重み付けされます。最も一般的に使用される輝度関数は昼間視覚感度関数であり、昼間視覚条件での目の反応をモデル化しています。他の輝度関数には、夜間視覚感度関数や中間視覚感度関数があります。
光度測定は、科学、工学、芸術のさまざまな分野で多くの応用があります。光源、材料、物体の明るさ、色、品質を測定し特徴づけるために使用されます。また、光の人間の健康、行動、知覚への影響を研究するためにも使用されます。
この記事では、光度測定の種類、原理、応用、動作について詳しく説明します。また、光度測定に使用される計器や単位についても議論します。
ファイバ光度測定とは何ですか？
ファイバ光度測定は、生きた動物の神経活動を記録するために神経科学で使用される技術です。光ファイバを使用して、蛍光指標を発現するニューロンに励起光を届け、それらから放出された蛍光を収集します。
蛍光指標は、カルシウム濃度、電圧、神経伝達物質などの特定の生物学的パラメータの変化に応じて蛍光特性が変わる分子です。遺伝子エンコード型蛍光指標（GCaMPsなど）を使用することで、特定のタイプのニューロンや脳領域を光学記録のためにターゲットにすることができます。
ファイバ光度測定では、時間とともに大規模なニューロン集団の平均活動を監視することができます。自由に動く動物において、ニューロン活動を行動イベントや刺激と相関させることができます。ファイバ光度測定は、二光子顕微鏡やカルシウムイメージングなどの他の光学記録技術と比較して、簡便性、コスト効果、携帯性、スケーラビリティといった利点があります。
しかし、ファイバ光度測定には、空間分解能が低い、背景蛍光や運動アーティファクトによる信号汚染、ファイバ植込みによる組織損傷や炎症などの制限もあります。
フレーム光度測定とは何ですか？
フレーム光度測定は、サンプル中の特定の金属イオンの濃度を決定するために使用される化学分析技術です。フレーム放射光分光法またはフレーム原子放射光分光法とも呼ばれます。
フレーム光度測定は、一部の金属イオンがフレームで加熱されると特定の波長の光を放出するという原理に基づいています。放出された光の強度は、サンプル中の金属イオンの濃度に比例します。
フレーム光度測定は主に、アルカリ金属（グループ1）とアルカリ土類金属（グループ2）、ナトリウム、カリウム、カルシウム、リチウムなどに使用されます。これらの金属はイオン化エネルギーが低く、フレームからの熱エネルギーで簡単に励起されます。
フレーム光度測定を行う際、金属イオンを含むサンプル溶液をフレーム（通常は空気アセチレンフレーム）に噴霧します。フレームはサンプルをその構成要素に蒸発および原子化します。これらの原子は、フレームからの熱エネルギーを吸収して高エネルギー状態に励起されます。これらの励起された原子は最終的に、エネルギー遷移に対応する特定の波長の光子を放出することにより基底状態に戻ります。
放出された光はレンズシステムによって収集され、モノクロメータ（特定の波長範囲を選択する装置）を通ります。モノクロメータは、興味のある金属イオンに対応する所望の波長の光のみが光電倍増管またはフォトダイオードなどの検出器に到達するようにします。検出器は光信号を電気信号に変換し、メーターまたはレコーダーで測定することができます。
サンプル中の金属イオンの濃度は、放出された光の強度を同じ金属イオンの既知の濃度から得られた標準曲線と比較することで計算できます。
反射光度測定とは何ですか？
反射率光度測定は、表面や物体の色や反射率特性を測定する技術です。異なる表面は物理的および化学的特性に応じて異なる量と波長の光を反射するという原理に基づいています。
反射光度測定では、白色光などの光源を使用して、一定の角度から表面や物体を照射します。表面や物体からの反射光は、別の角度で検出器（通常は分光光度計または色差計）によって測定されます。
検出器は、異なる波長での反射光のスペクトルまたは強度を分析し、参照標準（通常は白色表面）と比較します。表面や物体の色や反射率特性は、彩度（純度）、明るさ（輝度）、色度座標（x,y,z）、色指数（CIE Lab*）などの様々なパラメータで表現することができます。
反射光度測定は、品質管理、色合わせ、色識別、色通信など、様々な目的で使用できます。塗料、繊維、プラスチック、金属、陶磁器など、様々な材料や物体に適用できます。
光度量と単位は何ですか？
光度量は、重み付け係数として輝度関数を適用することで放射量から導出されます。輝度関数は、人間の目が異なる波長の光に対する相対的な反応を表します。最も一般的に使用される輝度関数は、明るい条件下での目の反応をモデル化する昼間視覚感度関数です。他の輝度関数には、暗い条件下での目の反応をモデル化する夜間視覚感度関数と、中間条件での目の反応をモデル化する中間視覚感度関数があります。
光度計器と方法は何ですか？
光度計器は、様々な方法と原理を使用して光度量を測定する装置です。一般的な光度計器と方法には以下があります：
光度計：光度計は、参考標準と比較して光源や物体の相対的な明るさを測定する装置です。光度計は、設計と用途に基づいて視覚光度計、光電光度計、フィルタ光度計、分光光度計などに分類することができます。
色差計：色差計は、光源や物体のスペクトル成分を分析することで色を測定する装置です。色差計は、設計と用途に基づいて三刺激色差計、クロロメータ、分光放射計などに分類することができます。
積分球：積分球は、光源や物体を反射率が高い内面を持つ球形キャビティに囲むことで、その全光束を測定する装置です。積分球は、光源の校正、材料の反射率または透過率の測定、光源の角分布の測定など、様々な用途に使用できます。
ゴニオ光度計：ゴニオ光度計は、光源や物体を一つ以上の軸を中心に回転させることで、その照度または輝度の角分布を測定する装置です。ゴニオ光度計は、光源の特徴づけ、材料の光学特性の測定、ディスプレイの眩しさやコントラスト比の測定など、様々な用途に使用できます。
光検出器：光検出器は、光電効果、光起電力効果、光導電効果などの様々な物理原理を使用して光を電気信号に変換する装置です。光検出器は、設計と用途に基づいてフォトダイオード、
