法線照度とは？距離の逆2乗の法則で求める
家電を知りたい
法線照度ってなんですか？
家電製品マニア
光源に向かって垂直な面の照度のことだよ。図を見てみると、光源Lから出た光がO点とP点に当たるよね。O点とP点における照度が法線照度なんだ。
家電を知りたい
なるほど。じゃあ、光源が点光源の場合、距離の逆2乗の法則が適用されますよね？
家電製品マニア
その通り。距離が2倍になると、照度は1/4になるんだ。
法線照度とは
家電業界で用いられる「法線照度」とは、光源に向かって垂直な面上の明るさの度合いを指します。例えば、図示のように光源Lが存在する場合、点Oでの照度$$E_0〔\mathrm{lx}〕$$と点Pでの照度$$E_p〔\mathrm{lx}〕$$が法線照度となります。光源Lが点光源として扱える場合、それぞれの照度$$E_0$$と$$E_p$$は、距離の2乗に反比例する法則によって決まります。
法線照度の定義
法線照度とは、点光源から特定の点に向かって垂直に照射される光束の強さを表す物理量のことです。法線照度の単位はルクス（lx）で表され、面積1平方メートル当たりの光束を表します。
光が点光源から放射されると、光束が距離とともに広がっていきます。このとき、特定の点での法線照度の強さは、点光源からの距離の逆2乗に比例します。つまり、距離が2倍になると法線照度は4分の1になり、距離が3倍になると法線照度は9分の1になります。
この性質は距離の逆2乗の法則と呼ばれ、法線照度の計算に利用されます。距離の逆2乗の法則と法線照度の定義を使うことで、特定の点での法線照度を計算することができます。
法線照度の求め方（距離の逆2乗の法則）
法線照度とは、光の源からまっすぐに出ている光束が照射面に垂直に当たったときの照度のことです。この法線照度は、距離の逆2乗の法則によって求めることができます。
具体的には、法線照度（E）は光源の光度（I）を距離（r）の2乗で割った値で表されます。式で表すと、
E = I / r²
となります。この法則は、光がすべての方向に均等に放射され、媒体による吸収や散乱がない場合に適用されます。
点光源の場合の法線照度の求め方
点光源とは、点状に光を放射する光源のことです。この場合の法線照度を計算するには、次の式を使用します。
-E = I / r²-
ここで、
* E は法線照度（ルクス）
* I は光源の光度（カンデラ）
* r は光源から受光面までの距離（メートル）
法線照度の応用例
法線照度にはさまざまな応用があります。典型的な例としては、照明設計での使用が挙げられます。法線照度を使用して、特定の表面上の特定の点に達する光の量を決定できます。これにより、建築物やその他の構造物の均一で十分な照明を確保できます。
法線照度は、写真計測でも使用されます。法線照度データは、表面の形状やテクスチャを再構築するために使用できます。これにより、3Dモデルやその他のデジタルコンテンツを作成できます。
さらに、法線照度は自動運転車でも使用できます。法線照度は、道路やその他の物体の距離を測定するために使用できます。これにより、車両は周囲の環境を感知し、安全に走行できます。
法線照度の測定方法
法線照度の測定方法は、光の受光面と光源の中心との間の距離を基準に測定されます。距離が遠くなるにつれて光の強度は弱まり、距離の逆2乗の法則に従います。つまり、距離が2倍になると照度は4分の1になります。
測定装置には、光度計や照度計などの専用の機器が使用されます。これらの機器は、受光面に当たる光の量を測定し、距離の逆2乗の法則を適用して法線照度を計算します。測定時には、受光面が光源に対して垂直になるように配置し、遮断物がないことを確認することが重要です。
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