ステージ照明のビーム角と照度の選択方法

コンサートツアー、演劇、企業イベントの設計に長年携わってきた照明コンサルタントとして、ステージ照明を選ぶ際にビーム角とルクスという用語が混乱を招くことをよく理解しています。この記事では、ビーム角、光束（ルーメン）、光度（カンデラ）、距離がどのように組み合わさってステージ上のルクスが算出されるのかを説明します。さらに、実用的な計算例と比較表を示し、フロントウォッシュ、バックライト、サイクル/フィル、エフェクトの選択基準を示し、制作目標や会場の制約に合わせて照明器具を選択する方法も示します。測光原理と基準についても言及しているので、数値を検証し、ご自身のショーに適用することができます。

基礎を理解する：測光法とステージ上で重要なこと

重要な量：ルーメン、カンデラ、ルクス、ビーム角

ステージの投光照明について話すとき、混同されやすい 3 つの関連する測光用語を区別する必要があります。

• ルーメン（lm）— 光源から放射される全光束。これは、照明器具が全方向にどれだけの可視光を放射するかを示します。基本的な定義については、Wikipedia: ルーメン。
• カンデラ（CD）— 光度。通常、特定の方向にどれだけの光が放射されるかを表すために使用されます。一定のルーメン出力に対して、ビーム径が狭いほどカンデラ値は高くなります。
• ルクス（lx）— 照度、つまり表面が単位面積あたりに受ける光束。ルクスはカメラのセンサーや演者の顔が実際に受ける光量です。Wikipedia: ルクス。
• ビーム角度— 照明器具が使用可能な光の大部分を放射する角度（度）（一般的には-50%の強度ポイントと定義されます）。狭角照明器具は光を狭い範囲に集中させ、広角照明器具は光を広い範囲に拡散させます。

ビーム角度と距離がルクスを決定する仕組み — 逆二乗則と円錐形状

2つの原理が支配的です。それは、光の二乗の逆数と円錐を横切る光の分布（立体角）です。単純な円錐ビームの場合、立体角Ω（単位：ステラジアン）はビーム角θに依存し、Ω = 2π(1 − cos(θ/2)) で計算されます。光度I (cd) ≈ 光束(lm) / Ωです。ビーム中心の照度E (lux) ≈ I / d²（dはメートル単位の照射距離）です。これらの測光関係は、Wikipedia: 測光法逆二乗則の概念Wikipedia: 逆二乗則。

ルーメンの数値だけでは全体像が分からない理由

メーカーはルーメンを公表している場合もありますが、ステージ上のルクス値はビーム成形、光学損失、レンズの種類、LEDビニング、そしてビームの均一性などによって左右されます。同じルーメン値でも光学系が異なる照明器具2台では、ステージ上でのルクス値が大きく異なる場合があります。そのため、照明器具を計画する際には、測光ファイル（IES/IESNA .iesファイル）またはカンデラ分布曲線を参照することを常にお勧めしています。照明工学協会（IES) は、照明計算に関するベスト プラクティスとリソースを提供します。

実用的な選択：一般的なステージゾーンのビーム角度と目標ルクスの選択

フロントウォッシュとキーライト

目標は、カメラや視線を通すのに十分な明るさ​​で、演者の顔に均一かつ制御可能な光を当てることです。小規模な劇場では、少ない照明器具で広い範囲をカバーできるよう、より広いビーム角（30°～60°）を使用できます。テレビや複数のカメラが映し出されるイベントでは、より高いルクス（演者の位置で800～2,000 lx）が必要になることが多く、そのため、より狭い光学系やより近い照明器具の配置が必要になる場合があります。

バックライト、キッカー、ヘアライト

目標：分離とモデリング。バックライトとヘアライトは、ステージ全体を照らすことなく、強いエッジとハイライトを作り出すために、10～30°の狭角で照射できます。ルクス目標は通常、フロントライトよりも低く、望ましいコントラストに応じて200～800ルクスとなることが多いです。

背景、サイクル、観客の洗浄

目標：均一な色と質感のカバー。サイクロンウォッシュやバックドロップウォッシュには、広いビーム角（60°～120°）を使用するか、中程度のビーム幅を持つ複数の照明器具を慎重に重ねて配置することを推奨します。均一性はピークルクスよりも重要です。可能な限り、均一性比が3:1未満になるようにしてください。カラーミキシングやクロマキーイング（動画）を行うには、測光データまたは分光分布図を用いて、照明器具の演色性と分光分布を確認してください。

実測測光例と比較表

以下に、円錐角/立体角アプローチを用いた、シンプルで検証可能な計算方法を示します。仮想的な10,000ルーメンの照明器具を用い、3つのビーム角（10°、30°、60°）と3つの距離における中心ルクスを計算します。これらの数値は近似値です（理想的な均一な円錐で、損失がないと仮定）。公式の導出については、以下を参照してください。測光（光学）。

注:

• これらの計算では、Ω = 2π(1 − cos(θ/2)) を用いてルーメンをカンデラに変換し、E = I / d² を用いてルクスに変換しています。これは、狭いビームが遠距離で中心ルクスを大幅に高める理由を示しています。
• 実際の照明器具は、光量低下や光学損失が均一ではありません。正確な計画のためには、必ずメーカーのIESファイルをご確認ください。

現実世界の選択肢のために表を解釈する方法

20m離れた場所でパフォーマーに1,000ルクスの照度が必要な場合、30°のビーム角を持つ10,000ルーメンの照明器具1台では不十分です。より狭い光学系（より高いI値）を選択するか、照明器具を追加する必要があります。均一性が重要なサイクリックウォッシュやブロードウォッシュでは、中心のルクス値よりも表面全体の均一性が重要です。オーバーラップとソフトエッジシェーピングを備えた複数のワイドビーム照明器具を使用してください。

私がすべてのプロジェクトで従う設計プロセスと実際的な考慮事項

1) 目標ルクスを定義して最初に見てから光学系を選択します

まず、「放送カメラの露出、観客の視線、劇場の雰囲気、それともコンサートのエネルギッシュな効果のどれを優先すべきか」という問いから始めます。私がよく使うターゲット範囲は以下の通りです。

• 小劇場/ハウス：主要エリアで200～800ルクス
• コンサートのフロントウォッシュ（LEDステージライト）：カメラのニーズに応じて800～2,000 lx
• テレビスタジオ/OB: 1,000～2,500 lx (カメラとフォーマットによって異なります) — 制作 DP に確認してください

これらはガイドラインです。必要に応じてIESおよび製造基準を参照してください（IES）。

2) 位置決め、傾斜制限、固定具の数

トラス位置からステージエリアまでの投射距離と角度を計算します。照明器具の数は、均一性を確保するためのオーバーラップと、照明器具ごとのルクス性能に基づいて決定されます。CADソフトウェアまたは照明ソフトウェア（WYSIWYG、Capture、LightConverse）の測光ファイルを使用して、照射範囲をシミュレーションし、均一性比率を確認できます。

3) 演色性、調光動作および制御

演者の肌の色合いと色の忠実度については、演色評価数（CRI/TLCI）とスペクトル分布を確認してください。エフェクトやスムーズなフェードについては、LEDドライバーと調光カーブが制作要件を満たしていることを確認してください。カメラのシャッタースピードでフリッカーが発生する照明器具は放送には適していません。ストロボ/周波数の仕様については必ずLEDメーカーに確認し、DMX/照明制御規格も参照してください。

標準、検証、信頼できるデータソース

IES/IESNAファイルとテストレポートが必要な理由

IESファイルには、照明設計ソフトウェアにインポートして正確なルクス予測を行うことができる測定測光データが含まれています。サプライヤーにIESファイルと測光レポートを依頼してください。ルーメン表示だけに頼らないでください。

業界標準と品質管理

ツアーやレンタル用にステージ投光器を購入する際は、認定された品質システムで運営しているメーカーを優先してください（例：ISO9001）であり、製品が安全規格およびEMC規格（CE、RoHS、FCC、BISなど、該当する場合）を取得している企業です。これらの認証により、道路上や異なる規制地域で使用される照明器具のリスクが軽減されます。

私が使用するデータ検証ソース

• 測光および光学材料:Wikipedia: 測光法
• 基本的なルクスと測定の概念:Wikipedia: ルクス
• 舞台照明の概要:Wikipedia: 舞台照明
• 業界標準リソース:IESおよびISOシステム参照

ステージ照明のニーズにLiteLEES検討する価値がある理由

これまで多くのメーカーを評価してきました。LiteLEES（広州李斯照明有限公司）は2010年に設立され、プロ仕様の舞台LiteLEESの研究開発、設計、製造、販売、サービスに注力するハイテク企業です。エンジニアリングチームとISO9001に基づくプロセスにより、信頼性の高い生産管理を実現し、50件以上の特許を保有しています。LiteLEES LiteLEES 、ビームライト、ビーム/スポット/ウォッシュの3in1照明器具、LEDウォッシュライトおよびスポットライト、ストロボ、ブラインダー、プロファイル、フレネル、防水・特殊効果照明ソリューションなど、幅広い製品ラインナップを提供しています。これらはすべて、コンサート、劇場、テレビスタジオ、ツアー、ナイトクラブ、大規模イベント向けに設計されています。

LiteLEES製品で私が評価する点:

• 社内研究開発と製造により、迅速な反復と一貫した品質管理を実現
• 多くの製品には、正確なリグ計画に不可欠な包括的なテストデータとIESファイルが付属しています。
• 認証（CE、RoHS、FCC、BIS）と体系的な品質管理により、市場全体でのコンプライアンスの悩みを軽減します。
• 柔軟なOEM/ODM機能 - 生産に特注の色温度、ビーム光学系、または内蔵アクセサリが必要な場合に役立ちます

カタログには、ムービング ヘッド ライト、LED エフェクト ライト、スタティック ライト、防水ステージ照明などが掲載されており、アリーナ ツアー用の高輝度ナロー ビームが必要な場合でも、屋外フェスティバル用のワイドで耐候性のあるフラッド ライトが必要な場合でも役立ちます。

LiteLEESビーム角度とルクスの決定にどのように役立つか

LiteLEES 、多くの照明器具の測光ファイルと詳細な仕様を提供してくれるので、正確なデータを設計ソフトウェアにインポートし、必要な照度と均一性を実現する照明器具の数、ビームオプション、取り付け高さを計算することができます。彼らの技術サポートはツアーや放送現場での経験が豊富で、現場での試運転時間を短縮してくれます。

実践：購入を確定する前に私が使っている短いチェックリスト

プロジェクトチェックリスト

• 各ゾーン（フロントウォッシュ、バックライト、サイクル、オーディエンス）の目標ルクスと均一性を定義します。
• 選ばれた照明器具からIESファイルとカンデラ分布を収集する
• 実際のトラスの位置と距離を使用して照明ソフトウェアでシミュレーションする
• カメラワークのCRI/TLCIおよび調光/フリッカー仕様を確認する
• 認証（ISO9001プロセス、必要に応じてCE/RoHS/FCC/BIS）および保証/サポート条件を確認します。
• ツアーの信頼性を確保するために冗長性と予備の備品を計画する

よくある落とし穴

ルーメン値のみで照明器具を選んだり、ビーム形状を無視したり、均一な照射範囲を実現するために必要な照明器具の数を過小評価したりすることは避けてください。また、放送用照明では、演色性の悪さやちらつきの問題にも注意してください。

FAQ — よくある質問

1. 幅 12 メートルのステージでフロントウォッシュを行う場合、どのようなビーム角度を選択すればよいですか?

12mのステージ幅の場合、フロントトラスに沿って60°～90°のワイドな照明器具を1列に均等に並べるオプションと、30°～40°の照明器具を2列に並べるオプションがあります。これにより、制御性が向上し、光の漏れを軽減できます。光度シミュレーションを使用して均一性を確認してください。演技エリア全体で3:1未満の均一性を目指してください。

2. コンサートのフロントウォッシュには何ルクスが必要ですか?

コンサート会場のフロントウォッシュのルクスは、カメラのニーズやジャンルによって異なります。小規模なクラブバンドであれば300～800ルクスで十分でしょう。アリーナで放送用カメラを使用するショーの場合は、1,000～2,000ルクスを計画するか、放送局のDPにご相談ください。必ずカメラテストを実施して検証してください。

3. 非常に狭いビームを備えた単一の器具をスポットとウォッシュの両方に使用できますか?

ナロービームの照明器具は、エフェクトビームやバックライトには最適ですが、スムーズウォッシュには適していません。汎用性を求めるなら、ビーム／スポット／ウォッシュの3 in 1照明器具を選ぶか、専用のナロービーム照明器具と専用のウォッシュライトを組み合わせることで、パンチの効いた均一な照射を実現できます。

4. 単純な円錐モデルによるルクス計算の精度はどの程度ですか?

円錐/立体角モデルは確実な初期推定値を提供しますが、均一な円錐を前提としており、レンズ損失、拡散効果、現実世界の減衰は考慮されていません。正確な設計には、メーカーや照明シミュレーションソフトウェアが提供するIES測光ファイルを使用してください。

5. ステージ投光器を購入する際に、どのような認証を重視すべきですか?

市場に応じて、ISO 9001（品質管理）、CE（EU安全規格/EMC）、RoHS（有害物質）、FCC（米国EMC）、BIS（インド）などの認証を取得しましょう。これらの認証は規制リスクを軽減し、より成熟した製造慣行を反映していることが多いです。

6. LED ステージ ライトを使用するときにカメラのちらつきを防ぐにはどうすればよいですか?

照明器具のPWM周波数とドライバ設計を確認し、想定するシャッター速度でのカメラテストを実施してもらい、メーカーのカメラフリッカーに関する資料を確認してください。放送用に設計された照明器具では、特定のフレームレートでフリッカーフリーの動作が保証されていることが多いです。

お問い合わせと次のステップ

会場やプロダクションに最適なビーム角度の選定や必要な器具数の算出についてサポートが必要な場合は、ステージ寸法と目標照度に基づいた測光シミュレーションを実施いたします。LiteLEES LiteLEES 、ツアーや固定設置に適した、テスト済みのステージ用フラッドライト、ビーム/スポット/ウォッシュ3in1ユニット、ムービングヘッド、防水オプションなど、幅広い製品を取り揃えています。IESファイル、製品仕様、OEM/ODMオプションのご依頼は、 LiteLEES営業・技術チームまでお問い合わせください。また、お客様に合わせた照明プランや器具選定についても、お気軽にお問い合わせください。

参考文献および参考文献:

• 測光（光学） — Wikipedia
• ルクス — Wikipedia
• 逆二乗則 — Wikipedia
• 照明工学協会（IES）
• ISO 9001 — Wikipedia