광도계

Light meter
터키 뮤직비디오 세트에서 초상화 촬영에 광도계 사용

광도계는 빛의 양을 측정하는 데 사용되는 장치다. 사진에서는 광도계(더 정확하게 노출계)를 사용하여 사진의 적절한 노출을 결정한다. 계량기에는 특정 조명 상황 및 필름 속도가 주어진 경우 최적의 노출에 적합한 셔터 속도f-숫자를 표시하는 디지털 또는 아날로그 계산기가 포함된다. 마찬가지로, 노출 계량기는 한 장면의 최적 광도를 결정하기 위해 영화 촬영풍경 디자인 분야에서도 사용된다.

조명계는 건축 조명 설계의 일반 분야에 사용되어 건물 조명 시스템의 적절한 설치와 성능을 검증하고 발전소의 조명 수준을 평가하는 데 사용된다.

사진에 사용

세코닉
L-358 플래시 마스터
ISO 100의 f/11 구멍에서 200분의 1의 노출을 보여주는 휴대용 디지털 조명계. 조명 센서는 흰색 확산 반구 아래 상단에 있다.
레우디 소멸계
메트로포트
VOIGTLANDER VC 미터
세코닉 트윈메이트 L208
KODALUX
테시나 미터
VOIGTLANDER VC METER II를 포함한 LEICA IIIC

가장 초기[when?] 유형의 광도계는 소멸계라고 불렸으며 밀도가 증가하는 중성 밀도 필터의 번호 또는 문자열이 포함되어 있었다. 사진작가는 피사체 앞에 계량기를 놓고 여전히 입사광선이 통과할 수 있는 가장 높은 밀도의 필터를 주목했다. 필터에 해당하는 문자나 번호는 주어진 필름 속도에 대한 적절한 개구부와 셔터 속도 조합의 차트에 인덱스로 사용되었다.

소멸계량기는 인간의 눈의 가벼운 민감성(사람마다 다를 수 있는)과 주관적인 해석에 의존하는 문제로 어려움을 겪었다.

후기[when?] 미터는 인간 요소를 제거하고 셀레늄, CdS, 실리콘 광검출기를 통합한 기술에 의존했다.

아날로그 핸드헬드 광계 - 고센 루나ix 3(미국: Luna Pro S), 1961년부터 1977년까지 사용 가능
8mmovie 카메라의 자동 광도계/노출 장치(가운데)가 왼쪽에서 열리는 아연도금계 메커니즘(중앙) 및 CdSpotosesistoresistor에 기반함.

셀레늄과 실리콘 광도계는 광학 센서들을 사용한다: 그들은 광 노출에 비례하는 전압을 발생시킨다. 셀레늄 센서는 1미터에 직접 연결하기에 충분한 전압을 발생시킨다. 셀레늄 센서는 작동하기 위해 배터리가 필요없고 이것은 그들을 완전히 기계적인 카메라에서 매우 편리하게 만들었다. 그러나 셀레늄 센서는 낮은 빛을 정확하게 측정할 수 없으며(일반적인 전구가 이를 한계에 가깝게 가져갈 수 있음) 촛불, 달빛, 별빛 등과 같이 매우 낮은 빛을 측정할 수 없다. 실리콘 센서는 증폭 회로가 필요하고 배터리 등 전원이 작동해야 한다. CdS 광도계는 전기 저항이 광 노출에 비례하여 변화하는 광자 미스터 센서를 사용한다. 이것들 또한 작동하기 위해 배터리가 필요하다. 대부분의 현대의 광도계는 실리콘이나 CdS 센서를 사용한다. 이들은 바늘 갈바노미터 또는 LCD 화면에 노출을 나타낸다.

많은 현대 소비자와 비디오 카메라는 광폭 수준을 측정하고 그에 기초하여 적절한 노출의 대략적인 측정을 할 수 있는 내장 미터를 포함하고 있다. 제어된 조명 및 영화 제작자와 함께 작업하는 사진작가들은 피사체의 다양한 부분에 떨어지는 빛을 정밀하게 측정하기 위해 휴대용 조명계를 사용하고 적절한 조명을 사용하여 원하는 노출 수준을 산출한다.

광도계에는 반사광과 입사광의 두 가지 일반적인 유형이 있다. 반사광도계는 촬영할 장면에서 반사되는 빛을 측정한다. 카메라 내 모든 미터는 반사광 미터다. 반사광 미터는 "평균" 장면에 대한 적절한 노출을 표시하도록 보정된다. 밝은 색이나 지정학적 하이라이트가 우세한 특이한 장면은 반사율이 더 높을 것이다; 반사광 측정기를 판독하면 반사율의 차이를 잘못 보상하고 노출되지 않게 된다. 심하게 노출되지 않은 일몰 사진은 정확히 이러한 효과 때문에 흔하다: 석양의 밝기가 카메라의 광도를 망치고 카메라 안에 있는 논리나 사진작가가 보상하기 위해 주의를 기울이지 않는 한, 사진은 엄청나게 노출되지 않고 둔화될 것이다.

이 함정은 입사광 측정기로 피사체에 떨어지는 빛의 양을 측정하여 피사체 광도계(일반적으로 반투명 반구형 플라스틱 돔을 사용하여 이를 근사하게 한다)에 의해 피사체 광도를 피한다. 입사광 판독은 피험자의 반사율과 독립적이기 때문에, 비정상적인 평균 반사율을 가진 피험자의 부정확한 노출로 이어질 가능성이 적다. 입사광 판독을 하려면 측정기를 피실험자의 위치에 놓고 카메라의 일반적인 방향으로 가리킬 필요가 있는데, 예를 들어 피실험자의 거리가 무한대에 접근하는 풍경 사진에서 항상 달성할 수 있는 것은 아니다.

반사율이 비정상적인 피실험자에 대한 과소노출을 피하는 또 다른 방법은 스폿 미터를 사용하는 것인데, 일반적으로 원형의 시야가 1도인 매우 촘촘한 원뿔에서 빛을 측정하는 반사광 미터를 사용하는 것이다. 경험이 풍부한 사진작가는 Zone System과 같은 시스템을 사용하여 현장의 그림자, 미드레인지 및 하이라이트 위에 여러 번 판독하여 최적의 노출을 결정할 수 있다.

많은 최신 카메라에는 최적의 노출을 결정하기 위해 장면의 다른 부분의 휘도를 측정하는 정교한 다중 세그먼트 측정 시스템이 포함되어 있다. 직교색 흑백 또는 적외선 필름과 같이 스펙트럼 감도가 광량계의 그것과 잘 일치하지 않는 필름을 사용할 경우, 미터는 필름을 감도에 맞추어 특수한 필터와 재교정을 요구할 수 있다.

다른 종류의 전문 사진 광도계가 있다. 플래시 미터는 정확한 노출을 확인하기 위해 플래시 사진에 사용된다. 컬러 미터는 색 재현에 있어 높은 충실도가 요구되는 곳에 사용된다. 밀도계는 사진 복제에 사용된다.

노출계 보정

대부분의 경우 입사광도계는 중간 톤을 중간 톤으로 기록하고, 반사광 미터기는 계량된 모든 것을 중간 톤으로 기록하게 한다. "중간 톤"을 구성하는 것은 미터기 보정 및 필름 처리 또는 디지털 이미지 변환을 포함한 몇 가지 다른 요인에 달려 있다.

미터 보정은 피사체 조명과 권장 카메라 설정 사이의 관계를 설정한다. 사진 광도계의 보정은 ISO 2720:1974에 의해 다루어진다.

노출 방정식

반사광 미터의 경우 카메라 설정은 반사광 노출 방정식에 의한 ISO 속도 및 피사체 휘도와 관련이 있다.

어디에

  • (는) 상대 조리개(f-숫자)임
  • (는) 노출 시간(초)이다.
  • (는) 평균 장면 휘도 입니다.
  • (는) ISO 산술 속도임
  • (는) 반사광계 보정 상수임

인시던트 라이트 미터의 경우 카메라 설정은 인시던트 라이트 노출 방정식에 의한 ISO 속도 및 피사체 조도와 관련이 있다.

어디에

  • (는) 조명이다.
  • (는) 인시던트 라이트 미터 보정 상수임

교정 상수

교정 상수의 결정은 대체로 주관적이었다. ISO 2720:1974는 다음과 같이 기술하고 있다.

상수 C 은(는) 다수의 관찰자에 대한 허용가능성을 결정하기 위해 수행된 많은 테스트의 결과에 대한 통계적 분석으로 선택되어야 하며, 피폭은 주제와 o의 다양한 조건에서 획득되었다.다양한 광채를 발하다

실제로 제조자 간 교정 상수의 변동은 이 문장이 암시하는 것보다 상당히 작으며, 1970년대 초 이후로 값은 거의 변하지 않았다.

ISO2 2720:1974는 휘도가 cd/ 106 ~ 13.4의 K {\에 대한 범위를 권장한다. 에 대한 두 가지 값이 공통적으로 사용되고 있는데, 12.5(캐논, 니콘, 세코닉[1])와 14([2]미노타, [2]켄코, 펜탁스)의 두 값 사이의 차이는 대략 1/6 EV이다.

초기의 교정 표준은 광각 평균 반사광계(Jones and Condit 1941)와 함께 사용하기 위해 개발되었다. 광각 평균 측정은 다른 측정 민감도 패턴(예: 스폿, 중심 가중치 및 다중 세그먼트)에 크게 영향을 주었지만 광각 평균 측정기에 대해 K 값은 그대로 유지되었다.

입사광 보정 상수는 광수용기의 유형에 따라 달라진다. 평형(코사인 반응)과 반구형(카르디오 반응)의 두 수용체 유형이 공통적이다. 평평한 수용체와 함께 ISO 2720:1974는 조도가 럭스인 240~ 400의 C {\ 범위를 권장한다. 일반적으로 250의 값이 사용된다. 평탄 수용기는 일반적으로 조명 비율 측정, 조명 측정 및 평탄 피사체의 노출 결정에 사용된다.

실제 사진 노출 결정을 위해 반구형 수용기가 더 효과적이라는 것이 입증되었다. 반구형 수용체를 가진 입사광 노출계를 발명했던 돈 노우드는 구가 사진 피사체를 합리적으로 표현한 것이라고 생각했다. 그의 특허(Norwood 1938)에 따르면, 목적은 다음과 같다.

카메라 또는 기타 사진 기록부에 빛을 반사하게 되는 사실상 모든 방향에서 사진 피사체에 대한 빛 사건에 실질적으로 균일하게 반응하는 노출계를 제공한다.

계량기는 "피사체의 위치에서 얻는 효과적인 조명의 측정"을 위해 제공되었다.

반구형 수용체와 함께 ISO 2720:1974 ~ 540의 C C에 대한 범위를 럭스 조도를 권장한다. 실제로 값은 일반적으로 320(미놀타)에서 340(세코닉) 사이이다. 평판 수용체와 반구형 수용체의 상대적 반응은 광원의 수와 유형에 따라 달라진다. 각 수용체가 작은 광원을 가리킬 때 = 330을 가진 반구형 수용체는 C 를 가진 평판 수용체에 의해 표시된 것보다 약 0.40단계의 노출을 나타낸다. = 250. 조도에 대한 약간 수정된 정의로, 반구형 수용체를 사용한 측정은 "유효한 장면 조도"를 나타낸다.

보정 반사율

일반적으로 반사광 미터는 18% 반사율로 보정된다고 명시되어 있지만, 이 보정은 노출 공식에서 분명하게 보여야 하는 반사율과 아무런 관련이 없다.[3] 그러나 반사율의 개념은 입사광계와 반사광계 교정의 비교에 의해 암시된다.

반사광 및 입사광 노출 방정식의 조합 및 재배열로 인해

R 은(는) 다음과 같이 정의된다.

휘도 의 균일한 퍼펙트 디퓨저(램버트의 코사인 법칙에 따른 것)는 의 플럭스 밀도를 방출한다 그러면 반사율은

조도는 평평한 수용기로 측정한다. 균일하게 조명이 들어오는 일정한 반사율의 평평한 표면에 대한 반사광 측정과 평탄한 수용체를 이용한 입사광 측정을 비교하는 것은 간단하다. 대해 12.5의 값을 사용하고 에 대해 250의 값을 사용하면

경우 반사율은 17.6%로 표준 18% 중립 시험 카드의 반사율에 근접하게 된다. 이론적으로 입사광 측정은 미터기 방향과 수직인 적절한 반사율의 시험 카드의 반사광 측정에 동의해야 한다. 그러나 시험 카드는 거의 균일한 확산기가 아니기 때문에 입사광과 반사광 측정은 약간 다를 수 있다.

전형적인 장면에서는 많은 요소들이 평탄하지 않고 카메라와 다양한 방향에 있기 때문에 실제 사진의 경우 반구형 수용체가 노출 여부를 결정하는 데 더 효과적이라는 것이 입증되었다. 에 대해 12.5의 값을 사용하고 에 대해 330의 값을 사용하면

반사율의 정의가 약간 수정되면 이 결과는 평균 장면 반사율이 약 12%임을 나타내는 것으로 간주할 수 있다. 일반적인 장면에는 음영 영역뿐만 아니라 직접 조명을 받는 영역이 포함되며, 광각 평균 반사광 측정기는 다양한 장면 요소의 반사율 차이뿐만 아니라 이러한 조도 차이에 반응한다. 평균 씬(scene) 반사율은 다음과 같음

여기서 "유효한 장면 조도"는 반구형 수용기로 미터로 측정한 것이다.

ISO 2720:1974는 반사광 교정을 위해 수용체를 경색 확산 표면에서 조준하여 측정하고, 입사광 교정은 어두운 방의 포인트 소스에서 수용기를 조준하여 측정할 것을 요구한다. 완벽하게 확산되는 테스트 카드와 완벽하게 확산되는 플랫 리셉터의 경우 반사광 측정과 입사광 측정 사이의 비교는 광원의 모든 위치에 대해 유효하다. 그러나 반구형 수용체가 오프축 광원에 대한 반응은 코사인(cosine)이 아닌 근사적으로 심근경색(cardioid)의 반응이므로, 반구형 수용체를 가진 입사광계(incident-lid)에 대해 결정된 12% "반사"는 광원이 수용기 축에 있을 때만 유효하다.

내부 계량기가 있는 카메라

카메라의 내부로 보정 ISO2721:1982년에 의해;그럼에도 불구하고, 많은 제조 업체들,(예:Kyoritsu-Arrowin 다기능 카메라 testers[4])시험을 세우기 위해 지정된 K{K\displaystyle}을 사용하는 많은 교정 도구 K{K\displaystyle}의 측면에서(좀처럼 상태지만)노출 교정을 지정하는 덮여 있다.파파래미터들

중립 테스트 카드를 사용한 노출 결정

장면이 통계적으로 평균적인 장면과 상당히 다른 경우 광각 평균 반사광 측정은 정확한 노출을 나타내지 않을 수 있다. 평균 씬(scene)을 시뮬레이션하기 위해 중간 테스트 카드 또는 회색 카드로 대체 측정을 하는 경우도 있다.

기껏해야 플랫 카드는 3차원 장면에 대한 근사치로, 시험 카드를 측정하면 조정이 이루어지지 않는 한 노출이 되지 않을 수 있다. Kodak 중립 시험 카드에 대한 지침은 햇빛에 전면 조명이 들어오는 장면에 대해 표시된 노출을 ½ 단계까지 증가시킬 것을 권고한다. 지침서는 또한 시험 카드를 수직으로 잡고 태양과 카메라 사이의 중간 방향으로 향할 것을 권고한다. 코닥 프로페셔널 포토구이드에도 유사한 방향이 제시되어 있다. 노출 증가와 카드 방향의 조합은 오프 축 광원으로 측정할 때 반구형 수용체를 가진 입사광 측정기가 제공하는 것과 상당히 가까운 권장 노출을 제공한다.

실제로 추가적인 합병증이 발생할 수 있다. 많은 중립 시험 카드는 완벽하게 분산된 반사경과 거리가 멀며, 규격 반사는 반사광계 판독치를 증가시켜, 만약 따라올 경우, 노출되지 않는 결과를 초래할 수 있다. 중성 시험 카드 지침에는 규격 반사에 대한 보정이 포함될 수 있다.

조명에 사용

조명에는 광도계나 광도 감지기도 사용된다. 그들의 목적은 실내의 조명 수준을 측정하고 조명기구의 출력 수준을 끄거나 줄이는 것이다. 이를 통해 조명 시스템의 효율을 크게 높여 건물의 에너지 부담을 크게 줄일 수 있다. 따라서 조명 시스템, 특히 사용자가 수동으로 조명을 끄는 데 주의를 기울일 것으로 기대할 수 없는 실내에서는 조명 계량기를 사용하는 것이 좋다. 예로는 복도, 계단, 큰 홀 등이 있다.

그러나 조명 시스템에서 광도계를 성공적으로 구현하기 위해서는 넘어야 할 중대한 장애물이 있는데, 이 중 사용자 수용이 단연코 가장 만만치 않다. 예상치 못하거나 너무 자주 교체하고 너무 밝거나 어두운 방은 그 방의 사용자들에게 매우 짜증나고 불안하다. 따라서 다음과 같은 서로 다른 스위칭 알고리즘이 개발되었다.

  • 차이 알고리즘 - 조명이 꺼지는 것보다 낮은 조도에서 켜지는 경우, 'ON' 상태와 'OFF' 상태의 조도 간 차이가 너무 크지 않도록 보장한다.
  • 시간 지연 알고리즘:
    • 마지막 스위치 이후 일정 시간이 경과해야 함
    • 충분한 조명 수준에서 일정 시간을 경과해야 한다.

기타 용도

과학 조사 및, 개발을 사용하도록 조명 노출계의 복사계(그 electronics/readout), photo-diode 또는 센서( 때 전자기 radiation/light에 노출된 출력을 생성하) 필터( 들어오는 빛을 수정하기 때문에 사용되는 들어오는 방사선의 원하는 부분은 센서에 도달하면)과 코사인 수정 입력을 설정합니다.선택ic(센서가 모든 방향에서 들어오는 빛을 정확하게 볼 수 있는지 확인).

광도계 또는 광도계라는 단어가 방사선계 또는 광도계라는 단어를 대신 사용하거나 시스템이 가시광선만 보이도록 구성된 것으로 가정하는 경우가 많다. 가시광선센서는 인간의 빛에 대한 눈 민감도를 흉내 내는 400~700나노미터(nm)까지만 민감하게 여과되어 있어 조도 또는 광도 센서라고 불리는 경우가 많다. 측정기가 얼마나 정확하게 측정되는가는 종종 여과가 사람의 눈 반응과 얼마나 잘 일치하느냐에 달려 있다.

광학기에 의해 수집되어 필터를 통과한 후 센서에 도달하는 빛의 양에 비례하는 신호를 미터기로 보낸다. 그런 다음 미터기는 센서로부터 들어오는 신호(일반적으로 전류 또는 전압)를 풋 캔들(fc)이나 럭스(lm/m^2)와 같은 보정된 장치의 판독치로 변환한다. fc나 lux의 교정은 광도계의 두 번째로 중요한 기능이다. V나 mA에서 신호를 변환할 뿐만 아니라 정확도와 단위 대 단위 반복성을 제공한다. NIST(National Institute of Standards and Technology) 추적가능성과 ISO/IEC 17025 인가는 시스템이 유효한 교정을 포함함을 검증하는 잘 알려진 두 가지 용어다.

미터기/라디미터/광도계 부분은 다음을 포함한 많은 특징을 가질 수 있다.

0: 주변/배경 조명 수준을 빼거나 미터기를 작업 환경에 맞게 안정화

홀드: 디스플레이의 값을 고정하십시오.

범위: 선형이 아닌 시스템의 경우 이 기능을 통해 사용자가 사용 중인 신호 레벨을 가장 잘 처리하는 미터기 전자 장치의 부분을 선택할 수 있다.

단위: 조도의 경우 장치는 일반적으로 럭스와 풋 캔들뿐이지만 많은 광도계를 UV, VIS 및 IR 애플리케이션에도 사용할 수 있으므로 판독값이 W/cm^2, 칸델라, 와트 등으로 변경될 수 있다.

적분: 값을 선량 또는 노출 수준(예: 럭스*sec 또는 J/cm^2)으로 요약한다.

HortiPower spectrum meter to measure Photon Flux Density (350nm-800nm)
광자 플럭스 밀도를 측정하는 HortiPower 스펙트럼 미터(식물의 경우 빛)

다양한 특징과 함께, 광도계도 다양한 용도에 사용할 수 있다. 여기에는 UVA, UVB, UVC 및 Near IR과 같은 다른 빛의 띠의 측정이 포함될 수 있다. 예를 들어 UVA와 UVB 광도계는 광선요법이나 피부 상태 치료에 사용되며, 살균 및 멸균에 사용되는 램프의 UVC 수치를 측정하는 데 발광 방사도계가 사용되며, 휘도 측정기는 표지판, 표시판 또는 출구 표시판의 밝기를 측정하는 데 사용되며, PAR 양자센서는 a의 양을 측정하는 데 사용된다. 주어진 광원의 방출은 식물이 자라는 데 도움이 될 것이며, 자외선 차단 방사선계는 얼마나 많은 빛 방출이 접착제, 플라스틱 또는 보호 코팅 강화에 효과적인지 테스트한다.

일부 광도계는 또한 많은 다른 단위로 판독값을 제공할 수 있는 능력을 가지고 있다. 럭스와 풋캔들은 가시광선의 흔한 단위지만 평방미터당 칸델라, 루멘스, 칸델라 등도 마찬가지다. 소독의 영역에서 UVC는 일반적으로 평방 센티미터 당 와트 또는 주어진 개별 램프 어셈블리에 대해 와트로 측정되는 반면 코팅 경화의 맥락에서 사용되는 시스템은 평방 센티미터 당 줄의 판독값을 제공하는 경우가 많다. 따라서 UVC 광도를 정기적으로 측정하면 물과 식품 준비 표면의 적절한 소독이나 도장 제품의 신뢰할 수 있는 코팅 경도를 보장할 수 있다.

비록 광도계는 원버튼 작동으로 매우 간단한 휴대용 도구의 형태를 취할 수 있지만, 수많은 다른 어플리케이션에서 사용할 수 있는 많은 진보된 광 측정 시스템도 있다. 예를 들어 출력 감소가 감지될 때 램프를 깨끗이 닦거나 램프 고장이 발생할 때 경보를 트리거할 수 있는 자동화된 시스템에 이러한 램프를 통합할 수 있다.

참고 항목

메모들

  1. ^ 세코닉 광도계에 대한 사양은 세코닉 웹사이트에서 "제품"으로 확인할 수 있다.
  2. ^ Jump up to: a b 코니카 미놀타 포토이미징 주식회사는 2006년 3월 31일 카메라 사업을 떠났다. 미놀타 노출계에 대한 권리와 툴링은 2007년 주식회사 켄코에 의해 인수되었다. 켄코 미터의 사양은 기본적으로 동등한 미놀타 미터의 사양과 동일하다.
  3. ^ 일부 저자들(Ctein 1997, 29)은 교정된 반사율이 18%보다 12%에 가깝다고 주장해왔다.
  4. ^ 교리츠 테스터의 사양은 C.R.I.S 카메라 서비스 웹사이트에서 "교리츠 테스트 장비"로 확인할 수 있다.

참조

  • Ctein. 1997. 노출 후: 사진 프린터를 위한 고급 기술. 보스턴: 초점 프레스. ISBN0-240-80299-3.
  • 이스트먼 코닥 컴퍼니. Kodak Neutral Test Card 453-1-78-ABX에 대한 지침 로체스터: 이스트먼 코닥 컴퍼니.
  • 이스트먼 코닥 컴퍼니 1992년 Kodak Professional Photoguide. 코닥출판번호 R-28, 로체스터: 이스트먼 코닥 컴퍼니.
  • ISO 2720:1974. 범용 사진 노출계(사진전형) — 제품 사양 안내서. 국제 표준화 기구.
  • ISO 2721:2013. 사진 필름 기반 카메라 — 노출의 자동 제어. 국제 표준화 기구.
  • 존스, 로이드 A, 그리고 H. R. 콘딧 1941. 외부 장면의 밝기 척도와 사진 노출의 정확한 계산. 미국 광학학회지. 31:651–678.
  • 노우드, 도널드 W. 1938. 노출 측정기. 미국 특허권 2,214,283호는 1938년 11월 14일에 출원하여 1940년 9월 10일에 발행되었다.

외부 링크