专利名称：紫外线测量方法以及紫外线测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种容易地测量在生活环境中存在的紫外线的方法和装置。更具体地，本发明涉及一种可以获得特定紫外线信息的紫外线测量方法和紫外线测量装置，该特定紫外线信息例如是直接作用于人体的紫外线量。
背景技术：
近年来，最严重的全球环境问题之一是由于臭氧层的破坏使得地球上的紫外线量不断增加。紫外线会对健康产生严重的影响，例如发生皮肤癌、由于对DNA的破坏而导致感光过敏性的增大，光老化等等。从美容的观点考虑，诸如肝斑、雀斑等对皮肤的影响也是严重的。
从美容、医学等方面来考虑，对生活环境中紫外线的测量的必要性日益增大。
为了测量紫外线量，需要专门用于这种用途的紫外线测量装置。然而，到处携带这种专用的UV测量装置是很令人厌烦的，鉴于此，传统上无法做到容易地对紫外线进行测量。
紫外线对生物体的影响是各式各样的。因此，根据所测得紫外线的涵义，存在表示紫外线量的各种方式。例如，存在一种表示总紫外线量(波长大约290至400nm)的方法、一种使用仅对UVA区域(波长大约320至400nm)具有敏感性的紫外线感测器进行测量的方法、以及一种使用仅对UVB区域(波长大约290至320nm)具有敏感性的紫外线感测器进行测量的方法等等。
然而，这些测量紫外线的紫外线感测器不具备与导致各种皮肤晒斑症状的红斑曲线(erythema curve)相匹配的特性，并且不具有在所限定的波长区域中采用增量函数式方式(delta-functionally)获得的测量值，并且针对特定光谱灵敏度曲线中的代表波长的灵敏度被校准。将根据红斑曲线所确定的指数称为UV指数。
该UV指数是能量的量，其中将红斑曲线的权重施加于正午附近一个小时的紫外线。通常，将UV指数定量地划分为从太阳紫外线开始的十个数值级，但是按照适合于人们感觉的惯用说法被分为5级。
通过对UVB区域中的各波长进行加权来确定UV指数。因此，除了通过根据光谱照度来确定UV指数以外，不能获得精确的值。仅能够通过使用一大的测量设备来实现测量，并且无法容易地实现。此外，相反地，利用具有与红斑紫外线相匹配的光谱灵敏度的测量设备，无法测量诸如UVA等的紫外线，并且存在的问题是，不能注意到通过窗户并且产生大的美容影响(如肝班、雀斑等)的紫外线。
因此，目前的情况是，不存在可以容易地测量到特定紫外线信息的方法，并且期待有所改进。
发明内容
本发明提供了一种紫外线测量方法以及一种紫外线测量装置，其能够始终容易并且便捷地根据预先已知其光谱特性的紫外线接收元件的实际测量值来测量相对于特定作用曲线的特定紫外线信息，并且可以同时测量总的紫外线量。
本发明的第一方面是一种利用具有特定光谱灵敏度的紫外线接收元件的紫外线测量方法，该方法包括根据紫外线接收元件的光谱灵敏度和太阳光谱辐射谱估算整个区域的估算值；根据特定作用曲线、光谱灵敏度以及太阳光谱辐射光谱估算特定区域的估算值；以及，通过根据整个区域的估算值和特定区域的估算值对紫外线接收元件所测量的实际测得值进行校正，来确定特定紫外线信息。
在本发明的紫外线测量方法中，根据地球上的紫外线比率不受到天气的很大影响的这一事实，通过紫外线接收元件来测量紫外线，并且通过例如用实际测得的值乘以整个区域的估算值和特定区域的估算值之比来进行校正。因此，可以简单地并且通过一简单的结构，而与天气无关地根据一实际测得值来获得特定的紫外线信息，并且同时还可以获得紫外线的总量。
在透射通过同温层的紫外线的波长分布中，通过臭氧层的透射距离根据太阳的高度而不同。因此，通过根据太阳高度信息对特定紫外线信息进行校正，可以获得任意太阳高度的紫外线信息。因此，可以与天气无关地获得与某一位置和某一日期及时间对应的特定紫外线信息。
通过这种方式，可以获得直接作用在人体上的紫外线量。注意，可以选择除了红斑曲线以外的受紫外线影响的任意作用曲线(如影响DNA等的作用曲线)作为作用曲线。
本发明的第二方面提供了一种紫外线测量装置，其具有具有特定光谱灵敏度的紫外线接收元件；存储机构，存储整个区域的估算值和特定区域的估算值，所述整个区域的估算值是根据紫外线接收元件的光谱灵敏度和太阳光谱辐射谱而估算的，而所述特定区域的估算值是根据特定作用曲线、光谱灵敏度以及太阳光谱辐射谱而估算的；以及，校正机构，通过以根据紫外线接收元件的光谱灵敏度和太阳光谱辐射谱所估算的整个区域的估算值和根据特定作用曲线、光谱灵敏度以及太阳光谱辐射谱所估算的特定区域的估算值为基�。杂勺贤庀呓邮赵饬康氖导什饬恐到行Ｕ慈范ㄌ囟ㄗ贤庀咝畔�。
在本发明的紫外线测量装置中，如上所述，可以根据预先已知其光谱特性的紫外线接收元件的实际测量值容易并且便捷地测量相对于特定作用曲线的特定紫外线信息，同时可以测量紫外线的总量。
图1是示出与本发明的实施例有关的紫外线接收元件的实际测量值和红斑值、光谱灵敏度以及太阳光谱的曲线图。
图2是示出与本发明的实施例有关的紫外线波长和相对影响度之间的关系(即红斑曲线)的曲线图。
图3是示出与本发明的实施例有关的紫外线测量装置的结构的结构简图。
图4是示出与本发明的实施例有关的紫外线测量装置的紫外线测量处理流程的流程图。
具体实施例方式
由于被氧吸收，所以到达地球的太阳光的紫外线(太阳红外线)具有大于200nm的波长。此外，同温层的臭氧吸收波及从360nm至300nm的波长范围。其中，波长为320nm或更小的紫外线的臭氧吸收较强，并且将波长为320nm或更小的紫外线称为UVB，将波长为400nm至320nm的紫外线称为UVA。
据已发表的资料显示，在太阳紫外线中，在相同的日期和时间上的UVB和UVA的比率基本保持恒定而与天气无关。根据穿过同温层的臭氧层时所吸收的量来确定UVB的量。因而，由于地球上的紫外线的波长范围较窄，所以，散射和反射中与波长相关的差异可以忽略，并且可以认为该UVB量不会受到天气的显著影响。
因此，可以通过对由预先已知其光谱灵敏度特性(例如200nm至700nm)的紫外线元件所测量的实际测量值(在对流层下)应用一个权重(其针对于所需区域的各个波长)来确定特定区域的紫外线信息，从而利用根据太阳光谱和光谱灵敏度所确定的紫外线的整个区域的估算值和紫外线的特定区域的估算值之比来进行校正。即，例如，当特定区域的估算值是根据红斑曲线的估算值(红斑紫外线估算量)时，则该估算红斑紫外线量是根据一实际测量值而估算的，并且可以确定UV指数。
该UV指数可以根据通过将紫外线接收元件的光谱特性乘以太阳光谱而确定的紫外线强度、通过将所测量的紫外线强度乘以作为权重的红斑曲线所获得的紫外线强度、以及该实际测量值来确定。
接下来，将详细说明用于根据实际测量值UV0确定特定紫外线测量值(特定紫外线信息)UV(λ)的校正过程。
首先，通过以下公式来确定具有特定作用曲线的区域的特定紫外线测量值UV(λ)，UV(λ)＝∑F(λ)S(λ)R(λ) 公式(1)
其中，F是权重(例如红斑曲线)，S是紫外线接收元件的光谱灵敏度，而R是太阳的光谱辐射强度。
因此，如果F(λ)＝1，则将整个区域的估算值UV1(其根据太阳光谱和紫外线接收元件的光谱灵敏度而估算)表示为以下公式，UV1＝∑S(λ)R(λ) 公式(2)将特定区域的估算值UVF(其根据特定作用曲线、紫外线接收元件的光谱灵敏度以及太阳光谱辐射谱而估算)表示为以下公式，UVF＝∑F(λ)S(λ)R(λ) 公式(3)通过利用整个区域的估算值UV1和特定区域的估算值UVF之比来校正实际测量值，将紫外线测量值UV(λ)确定为以下公式，UV(λ)＝实际测量值×(UVF/UV1)公式(4)＝实际测量值×(∑F(λ)S(λ)R(λ)/∑S(λ)R(λ))因此，将根据红斑曲线、光谱灵敏度以及太阳光谱辐射谱所估算的估算值UVE(红斑紫外线估算值UVE)确定为UVE＝∑E(λ)S(λ)R(λ) 公式(5)其中E(λ)是根据红斑曲线的权重。
通过利用整个区域的估算值UV1和红斑紫外线估算值UVE之比来对实际测量值进行校正，将红斑紫外线量(强度)E确定为如下，E＝实际测量值×(UVE/UV1)＝实际测量值×(∑E(λ)S(λ)R(λ)/∑S(λ)R(λ)) 公式(6)这时，如果R(λ)基于夏季的光谱辐照度，则E基本上对应于夏季的红斑紫外线量。该关系式即使在天气不是很好(如多云或多雨)的情况下也成立。
接下来，将对通过使用太阳高度对作为特定紫外线测量值UV(λ)的红斑紫外线量E进行的校正进行说明。
太阳高度和臭氧层的透射距离通过在紫外线穿过同温层的臭氧层时的距离(吸收长度)来确定波长小于320nm的紫外线和波长大于320nm的紫外线的强度之比，也就是说，根据太阳高度(即，依据月份和日期的子午线(southing)高度以及依据周日运动的太阳高度)来确定吸收长度。
因此，如果假设臭氧密度为恒定的，则如果已知日期、时间以及位置(纬度)，则可以确定太阳高度，并且可以估算紫外线通过臭氧层的透射距离。
例如，在位置为东京的情况下，在紫外线直达的情况下夏季的子午线附近的比率UVB/UV(其根据光谱辐照度而确定)和冬季的比率UVB/UV为5.5％和3％。由于太阳高度在早晨较低，所以几乎没有短波长的紫外线，并且即使在夏季，UVB/UV比也大约为1％。因此，如果可以根据日期和时间来规定总UV量，则可以估算UVB量。
另一方面，红斑紫外线量比UVB更靠近短波长侧，并且其比率的变化更大。可以通过确定由于透射通过大气层的距离而导致的衰减来估算红斑紫外线量。来自太阳的紫外线由于被同温层中的臭氧吸收而发生衰减，并且根据对流层的大气状况受到吸收、散射、反射等作用。与因空气分子而发生的散射(瑞利散射)不同的是，因云而导致的散射(Mie散射)几乎没有任何波长依赖性。
可以通过实际测量值UV0来表示出此时的总紫外线量，该实际测量值UV0是由近似测量整个紫外线区域的紫外线测量元件而实际测量的。例如，即使在阴天或者雨天，如果确定了总紫外线强度，则可以根据由时间和表示该位置的纬度所确定的太阳高度来确定其中所包括的波长小于320nm的紫外线的强度。即，可以根据太阳高度来确定臭氧层的透射距离，并且可以获知对各个波长的衰减，并且可以确定出任意太阳高度的红斑紫外线量。
注意，如果预先已知每单位波长的衰减常数，则可以根据实际测量值和太阳高度之间的关系来估算出特定紫外线量(特定紫外线信息)，而不局限于红斑紫外线量。
例如，由于UV指数是对1小时的积分，因此通常将相对于图1中所示的红斑曲线的红斑紫外线量表示如下。
红斑紫外线量＝红斑曲线×太阳紫外线光谱照度×3600秒 公式(7)
因此，将任意太阳高度的红斑紫外线量确定如下。
红斑紫外线量＝太阳高度校正因子×通过校正实际测量值而确定的红斑紫外线量 公式(8)其中，太阳高度校正因子＝常数×红斑因子(太阳高度)因此，根据测量者居住的地理区域(高度信息)和日期及时间，可以根据太阳紫外线的实际测量值(紫外线总量)来确定红斑紫外线量，还可以确定UV指数。注意，在一年的周期中在日本的臭氧密度的波动大约为±10％。
太阳高度的计算按以下公式来确定太阳高度(天顶角Z)。
cosZ＝cosD′cosL′+sinD′sinL′cosH 公式(9)其中，L′是观测者的余纬度(纬度L的余角)，D′是极距角(赤纬D的余角)，而H是时角。
按以下公式确定极距角D′cosD′＝sin23.5°sinα 公式(10)其中，α是由目标日的地球和太阳连线与在该年春分点的地球和太阳连线所形成的角，并且α＝n360°/365.25(其中n是从春分开始计数的天数)。
此外，按以下公式来确定时角H。
H＝±360°t/24小时 公式(11)其中，t是从子午线时刻开始计时的时间。负号表示在子午线之前。
关于这些信息，可以根据日期和时间的时钟函数来获得日期和时间。此外，当居住在有限的地理区域的情况下，可以输入预先设置的纬度作为位置信息。或者，位置测量设备可以根据人造卫星在任意时刻获知位置信息。
太阳高度校正因子C(臭氧吸收对太阳高度的影响)的计算首先，假设太阳高度为θ(仰角)，而地球半径r0为6400km，臭氧层的上限高度为r2，而臭氧层的下限高度为r1，将臭氧层透射距离x(θ)表达为如下公式。
x(θ)=-r0sin(θ)+(r0sin(θ))2+(r22+2r2r0)]]>-(-r0sin(θ)+(r0sin(θ))2+(r12+2r1r0))]]>公式(12)假设r1＝20km而r2＝40km，作为太阳高度的函数，透射距离例如为，x(80°)＝20.3km，x(30°)＝39.47km，x(15°)＝72.75km，x(0°)＝210.3km。
根据透射距离，通常将由吸收所导致的紫外线的衰减量表示如下。
I＝I0exp(-kx(θ))(其中k是吸收因子)公式(13)因此，如果总的UV的散射吸收因子为k(λ)，则UVB区域的臭氧层中的吸收因子为k(λb)(在除UVB以外的层中，吸收因子与总的UV的吸收因子相同)，并且对同温层的入射强度是总的UVI0(θ)和UVBIb0(θ)，Ib(θ)＝Ib0exp(-k(λb)x(θ))×exp(-k(λ)x(θ))公式(14)I(θ)＝I0exp(-k(λ)x(θ)) 公式(15)将根据太阳高度的UVB和UV之比表示如下。
C＝Ib(θ)/I(θ)＝(Ib0/I0)exp(-k(λb)x(θ))公式(16)确定出臭氧吸收对太阳高度的影响(臭氧导致的吸收影响比)，即，太阳高度校正因子C，并且可以根据太阳高度进行对红斑紫外线量E的校正。
其中，通过与太阳高度的不同太阳光谱照度的测量值进行比较也可以确定(Ib0/I0)和k(λb)。
以下，将具体说明根据实际测量值来确定红斑紫外线量E以及确定UV指数的示例，并且还具体说明了根据太阳高度对红斑紫外线量E进行校正的示例。
其中，通过使用利用多晶氮化镓半导体的紫外线测量元件(在由富士施乐株式会社制造的“UV caremate”中使用的紫外线测量元件)来测量太阳紫外线，并且确定实际测量值UV0。通过使用校准光源测量了紫外线测量的光谱灵敏度(见图1和图2)。此外，通过使用HamamatsuPhotonics KK制造的光谱仪MP11测量了从290nm至500nm的夏季太阳光谱(见图1和图2)。
首先，由图1和图2可见，根据上述公式(2)和(5)，可以将估算值UV1(根据太阳光谱和紫外线测量装置(元件)的光谱灵敏度而估算)和红斑紫外线量的估算值UVE之比确定为UVE/UV1＝0.006。
然后，利用UVE/UV1对实际测量值进行校正，并且根据上述公式(6)来确定红斑紫外线强度E。当将红斑紫外线强度E转换为1小时时段中的紫外线量时，E在UV0为5000μW/cm2时为108mJ/cm2。结果，确定出UV指数为11。
接下来，根据太阳高度信息对红斑紫外线量E进行校正。其中，使用了在310nm至300nm波长范围中的UVB处的日本Tanashi的Electrotechnical Library的地平线数据(horizontal data)(在红斑曲线中包括了该数据的大部分)作为用于夏季和冬季的UVB/UV比。对于该UV使用了整个300nm至400nm波长范围的照度。
夏至附近(75°，1979年6月23日)，Ib(75)＝Ib0exp(-k(λb)x(75))×exp(-k(λ)x(75)) 公式(17)I(75)＝I0exp(-k(λ)x(75)) 公式(18)Ib(75)/I(75)＝0.0132＝(Ib0/I0)exp(-k(λb)x(75))公式(19)冬至附近(30°，1979年12月22日)，Ib(30)＝Ib0exp(-k(λb)x(30))×exp(-k(λ)x(30)) 公式(20)I(30)＝I0exp(-k(λ)x(30)) 公式(21)Ib(30)/I(30)＝0.0048＝(Ib0/I0)exp(-k(λb)x(30))公式(22)确定75°处的透射距离和30°处的透射距离为如下。
ln(0.0132/0.0048)＝(-k(λb)(x(75)-x(30))) 公式(23)根据上述公式可以求出，位于UVB区域的臭氧层的吸收因子k(λb)为-k(λb)＝ln(0.0132/0.0048)/(x(75)-x(30))＝1.0116/(-18.8km)＝-0.0538/km公式(24)此外，将Ib0/I0确定为如下公式。
Ib0/I0＝0.0132/exp(-k(λb)x(75))＝0.0132/exp(-0.0538×20.7)＝0.0402 公式(25)这表明，在同温层外部，波长为300nm至310nm的UVB为所有紫外线的4％。
因此将任意太阳高度θ处的UVB和Uv的比表达为以下公式。
C＝Ib(θ)/I(θ)＝(0.0402)exp(-0.0538×x(θ)) 公式(26)接下来，假设地球半径r0为6400km，臭氧层的上限高度r2为40km，而臭氧层的下限高度r1为20km，则根据上述公式(12)确定出相对于太阳高度θ(仰角)的臭氧层透射距离x(θ)，并且针对根据在子午线高度为75°那一时刻的实际测量值所确定的那一天的红斑紫外线量E，例如，在太阳高度为30°时，由于透射距离为40km所以太阳高度校正因子C为0.49，并且在太阳高度为50°时，由于透射距离为26km，所以太阳高度校正因子C为0.8。
因此，如果在观测的同一天，太阳高度为30°时，确定出实际测量值为UV1×0.006(UVE/UV1)×0.36。例如，当所观测值为5000μW时，UV指数为4。
以下，将参照附图进一步详细说明本发明的实施例。注意，对所有附图采用相同的标号来描述实质上具有相同功能的结构，并且将视情况省略对其的说明。
图3是示出与本发明实施例相关的紫外线测量装置的结构的简要结构图。
本实施例的紫外线测量装置10包括液晶显示器16，用作显示机构来显示各种信息；紫外线接收元件18，其检测作为紫外线的物理量的紫外线信息；操作面板20(例如，电源开关、模式切换开关、设置开关等)，用作由紫外线测量装置10的用户来输入各种信息的操作机构；以及，数据输入/输出端子22，可以将表示由紫外线测量装置10所测量的紫外线强度的紫外线信息输出，并且可以输入来自信息终端设备的各种信息。
可以使用一种紫外线接收元件(在该紫外线接收元件中，在可见光区域中具有灵敏度的GaP或Si等的光电二极管等的可见部分被一滤波器截止)作为紫外线接收元件18。或者，可以使用由氧化钛、氧化锌等的氧化物半导体构造的紫外线接收元件。可以使用由氮化合物半导体构成的紫外线接收元件作为紫外线接收元件18。由氮化合物半导体所构成的紫外线接收元件的优点在于，它们具有快速的感光响应，可以根据组分来调节其吸收区域，并且它们小而薄并且不需要显示部分的额外空间等，而且在诸如色彩等方面的设计优良。
然而，在本实施例中，由于太阳紫外线中散射的作用很大，因此优选地紫外线接收元件18具有与余弦定律匹配的入射角特性。这是由于，为了利用瑞利定律来表示散射因子，散射因子＝常数/(波长)4，并且在晴好天气，在340nm和300nm处，在300nm处散射因子为1.7倍，并且与500nm处比较，紫外线具有5至8倍的散射因子并且散射效果显著。
使用SEK1054B(由Seiko Epson公司制造的显示模块)作为液晶显示器16。该显示�？槲阏笮鸵壕允灸？椋⑶铱梢栽�96点×32点的显示表面上显示任意信息。可以在其上显示字符、曲线图等。例如，可以在测量时以及随后显示简单曲线图，并且可以在不将数据输出给未示出的外部输入/输出设备的情况下直观地确认照度分布等。显示机构不限于这些，可以使用诸如其他液晶显示器、有机EL(电致发光)显示器、等离子显示器、CRT(阴极射线管)显示器等各种显示器。
在紫外线测量装置10上设有内部电路32。将内部电路32构造为，包括一CPU 34(校正机构)，用作对紫外线测量装置10的整体操作进行管理的中央处理单元；存储器38，用作存储各种信息的存储机构；模拟/数字转换器40(以下称为“A/D转换器”)，其将输入的模拟信号转换为数字数据，并输出该数字数据；放大电路42，将输入的模拟信号进行放大；可再充电电池44，提供用于驱动内部电路32的各个部分的电源；以及，电源控制电路46，用于在对可再充电电池44进行充电时对电压等进行控制。注意，为了避免使图3复杂化，在图示中省略了示出从可再充电电池44至各部分的电力供应路径的连线。
内部电路32包括获取位置信息的全球定位系统(GPS)接收器24(作为太阳高度获取机构)以及对日期和时间进行计时的日历/时钟36。
GPS接收器24与CPU 34连接。在GPS接收器24中包括一天线(未示出)，用于接收来自环绕地球的多个卫星(通常为四个卫星)的无线电波。GPS接收器24利用天线来接收无线电波，并且确定在该无线电波到达接收器24时的时段长度，并且计算从该接收器24到各个卫星的距离，从而获得位置信息(在本实施例中为纬度的一维信息)。因此，CPU 34可以在任意时刻获知位置信息。
将日历/时钟36与CPU 34连接。CPU 34可以在任意时刻获知由日历/时钟36所计时的日期和时间信息(月、日和时间)。注意，可以将日历/时钟36包括在CPU 34中，并且可以通过软件来实现类似操作。
将存储器38与CPU 34连接。CPU 34可以向存储器38写入并且从中读出各种信息。此外，将液晶显示器16与CPU 34连接。CPU 34可以将各种信息显示在液晶显示器16上。将操作面板20的各个开关与CPU 34连接，从而使CPU 34可以在任意时刻检测由用户所按下的各个开关的状态。
另一方面，将紫外线接收元件18的检测器输出端子通过放大电路42连接到A/D转换器40的输入端。将A/D转换器40的输出端连接到CPU 34。
将数据输入/输出端子22连接至CPU 34。CPU 34可以通过数据输入/输出端子2进行各种信息的输入和输出。注意，除了将数据输入/输出端子22连接到CPU 34以外，还将其直接连接到存储器38。通过这种方式，通过数据输入/输出端子22，紫外线测量装置10可以将来自外部的各种信息直接写入到存储器38中，并且可以从自存储器38直接把各种信息读出给外部。此外，还通过电源控制电路46将数据输入/输出端子22连接到可再充电电池44。通过这种方式，紫外线测量装置10对电源控制电路46上的电压等进行控制，并且还通过数据输入/输出端子22来对可再充电电池44进行充电。
在紫外线测量装置10中，必须一直对CPU 34进行稳定驱动。为了像在本实施例中一样由可再充电电池44来驱动CPU 34，必须使用消耗少量电力并且能够获得足够处理能力的结构作为CPU 34。因此，为了满足这种需要，在本实施例中，使用了由Hitachi Semiconductor制造的“H8/3827R”作为CPU 34。在该“H8/3827R”中包括一用于计算的程序以及一用于临时存储的易失存储器，以及一模拟/数字转换电路(对应于附图中的A/D转换器40)。通过这种方式，可以减少零件的数量并且可以使该装置更加廉价并且更加紧凑。
例如，可以使用Microchip Technology(USA)的存储元件24LC256作为存储器38。该存储元件尽管小型，但是仍具有大的容量，因此可以使紫外线测量装置10紧凑。
这里，将对存储在紫外线测量装置10的存储器38中的内容进行说明。
在存储器38中设有头部(header portion)，作为用于存储与测量数据(紫外线强度)相关的各种信息的部分；测量数据部，作为用于存储实际测量数据的部分；程序数据部，作为用于存储计算程序的部分；以及，设置值部，用于存储各种设置值。在程序数据部和设置值部中存储了根据上述公式(例如公式(6)、公式(8)、公式(26)等)进行各种计算的程序，以及，各种设置值(例如整个区域的估算值UV1、红斑紫外线区域的估算值UVE)，这些程序和设置值用于对实际测量值进行上述校正以确定红斑紫外线量和UV指数，以及根据太阳高度信息来校正红斑紫外线量。
注意，在本实施例中，为了防止测量数据泄漏到外部，在利用编码方法将测量数据编码后，将其存储在测量数据部中。示出此时的编码方法的信息等被存储在该头部中。注意，编码无特殊限制，可以适当地选择各种编码技术中的任意一种。
接下来，将参照图4对测量紫外线时紫外线测量装置10的操作进行说明。注意，图4是示出在CPU 34处执行的紫外线测量处理的流程的流程图。
在图4的步骤100中，通过紫外线接收元件18来执行紫外线测量。获取紫外线量的测量值(UV测量值)，并且将所获取信息(实际测量值)存储在存储器38的测量数据部的空闲区域中。然后，例程进行至步骤102。
在步骤102中，从存储器38中读出根据预先存储的太阳光谱和紫外线接收元件18的光谱灵敏度所估算的整个区域的估算值UV1，以及根据预先存储的红斑曲线、紫外线接收元件18的光谱灵敏度和太阳光谱所估算的估算值UVE。根据上述公式(6)，确定了红斑紫外线量E(和UV指数)，并且将所获取信息存储在存储器38的测量数据部的空闲区域中。然后，例程进行到步骤104。
在步骤104中，从GPS接收器24获取位置信息(纬度信息)，并且从日历/时钟36获取日期和时间信息(月、日和时间)。从存储器38中读出在步骤102中获取的信息(红斑紫外线量E)以及用于确定在任意太阳高度的红斑紫外线量的上述各种设置值。根据公式(26)，计算了太阳高度校正因子，并且根据公式(8)，利用太阳高度校正因子校正红斑紫外线量E。确定出任意太阳高度的红斑紫外线量(和UV指数)，并且将所获取的信息存储在存储器38的测量数据部的空闲区域中。处理随之结束。
注意，可以将存储在存储器38中的信息和所获取信息显示在液晶平板显示器16上。
可以将本实施例的紫外线测量装置10构造为，与便携式设备(例如，手表、移动电话、便携式电子邮件装置、便携式浏览器、便携式计算机)集成在一起。
在此情况下，可以取得在紫外线接收元件18的电极之间流动的光生电流(photovoltaic current)。或者，可以通过施加电压来取得光电流。然而，从不消耗便携式设备的电力的方面来考虑，紫外线测量元件18优选地为光生电流式。
此外，在本实施例的紫外线测量装置10中，可以将紫外线接收元件18粘附于设置在便携式装置的显示元件的窗口材料的反面上，或者可以设置在窗口材料与显示元件表面之间。或者，可以将紫外线接收元件18粘附于显示元件表面，或者可以设置在其自身的独立入射窗口所设置的位置处。
在本实施例的紫外线测量装置10中，通过GPS接收器24来获取位置信息。然而，本发明并不限于此。可以在存储器38中预先存储任意的位置信息，并且可以根据来自用户的指定而读出希望的位置信息。或者，可以通过使用个人手持电话系统(PHS)来获取位置信息。
应该明确的是，不应将上述实施例解释为限制，而可以在满足本发明的必要条件的范围中实现。
因此，本发明提供了一种紫外线测量方法和一种紫外线测量装置，其能够始终容易并且便利地根据预先已知其光谱特性的紫外线接收元件的实际测量值来测量相对于特定作用曲线的特定紫外线信息，并且其能够同时测量总的紫外线量。
权利要求
1.一种利用具有特定光谱灵敏度的紫外线接收元件的紫外线测量方法，所述方法包括根据紫外线接收元件的光谱灵敏度和太阳光谱辐射谱估算整个区域的估算值；根据特定作用曲线、光谱灵敏度以及太阳光谱辐射谱估算特定区域的估算值；以及，通过根据所述整个区域的估算值和所述特定区域的估算值对紫外线接收元件所测量的实际测得值进行校正，来确定特定紫外线信息。
2.根据权利要求1所述的紫外线测量方法，其中还根据太阳高度信息对所述特定紫外线信息进行校正。
3.根据权利要求2所述的紫外线测量方法，其中根据纬度信息和日期及时间信息来确定所述太阳高度信息。
4.根据权利要求2所述的紫外线测量方法，其中在所述太阳高度信息中包括臭氧对紫外线的吸收影响比。
5.根据权利要求3所述的紫外线测量方法，其中由根据人造卫星进行测量的位置测量装置来确定所述纬度信息。
6.根据权利要求1所述的紫外线测量方法，其中所述特定作用曲线是红斑曲线。
7.根据权利要求6所述的紫外线测量方法，其中还根据所述红斑曲线确定一UV指数。
8.一种紫外线测量装置，包括具有特定光谱灵敏度的紫外线接收元件；存储机构，存储整个区域的估算值以及特定区域的估算值，所述整个区域的估算值是根据紫外线接收元件的光谱灵敏度和太阳光谱辐射谱而估算的，所述特定区域的估算值是根据特定作用曲线、光谱灵敏度以及太阳光谱辐射谱而估算的；以及，校正机构，通过以根据所述紫外线接收元件的光谱灵敏度和太阳光谱辐射谱所估算的所述整个区域的估算值和根据特定作用曲线、光谱灵敏度以及太阳光谱辐射谱所估算的所述特定区域的估算值为基�。杂伤鲎贤庀呓邮赵饬康氖导什饬恐到行Ｕ慈范ㄌ囟ㄗ贤庀咝畔�。
9.根据权利要求8所述的紫外线测量装置，还包括一用于获取太阳高度信息的太阳高度信息获取机构。
10.根据权利要求9所述的紫外线测量装置，其中所述太阳高度信息获取机构获取纬度信息和日期、时间信息作为所述太阳高度信息。
11.根据权利要求10所述的紫外线测量装置，其中所述太阳高度信息获取机构包括根据人造卫星进行测量的位置测量装置。
12.根据权利要求8所述的紫外线测量装置，还包括一用于显示各种信息的显示机构。
13.根据权利要求8所述的紫外线测量装置，还包括一用于由用户进行各种信息的输入和输出的操作机构。
14.根据权利要求8所述的紫外线测量装置，其中所述紫外线接收元件由氮化合物半导体制成。
15.根据权利要求8所述的紫外线测量装置，其中所述特定作用曲线是红斑曲线。
16.根据权利要求8所述的紫外线测量装置，其中所述测量数据经过编码后被存储在所述存储机构中。
17.根据权利要求8所述的紫外线测量装置，其中所述紫外线测量装置与一便携式设备集成在一起。
全文摘要
紫外线测量方法以及紫外线测量装置。使用具有特定光谱灵敏度的紫外线接收元件的紫外线测量方法包括根据紫外线接收元件的光谱灵敏度和太阳光谱辐射谱对整个区域的估算值进行估算；根据特定作用曲线、光谱灵敏度以及太阳光谱辐射谱对特定区域的估算值进行估算；以及，通过根据所述整个区域的估算值和所述特定区域的估算值对紫外线接收元件所测量的实际测得值进行校正来确定特定紫外线信息。此外，还对根据太阳高度信息而获取的特定紫外线信息进行校正。
文档编号G01J1/02GK1760649SQ200410084110
公开日2006年4月19日 申请日期2004年10月15日 优先权日2004年10月15日
发明者八木茂 申请人:富士施乐株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
