光度学与色度学基础_精品文档.ppt
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Copyright2004ROAMCONSULTINGInc.光度学与光度学与色度学基础色度学基础Copyright2004ROAMCONSULTINGInc.提提纲纲一、视觉与光一、视觉与光1.1.辐射波谱及光辐射辐射波谱及光辐射2.2.眼睛的结构及视觉机理眼睛的结构及视觉机理3.3.临界闪烁频率临界闪烁频率4.4.二、光度学二、光度学1.1.光通量和发光强度光通量和发光强度2.2.照度及距离平方反比定律照度及距离平方反比定律3.3.亮度及朗伯定律亮度及朗伯定律4.4.三、色度学三、色度学1.1.颜色的基本特性及颜色混合颜色的基本特性及颜色混合2.2.色觉理论色觉理论3.3.人眼对颜色的辨别能力和彩色视野人眼对颜色的辨别能力和彩色视野4.4.色度图色度图5.5.5.5.色度学在彩色电视方面的应用色度学在彩色电视方面的应用Copyright2004ROAMCONSULTINGInc.一一、视觉与光视觉与光1.辐射波谱及光辐射辐射波谱及光辐射以电磁波形式或粒子以电磁波形式或粒子（光子光子）形式传播的能量，它们可用形式传播的能量，它们可用光学元件反射、成像或色散，这种能量及其传播过程被称为光学元件反射、成像或色散，这种能量及其传播过程被称为光辐射。
光辐射。
Copyright2004ROAMCONSULTINGInc.可见光可见光可见光是波长在可见光是波长在380380760760nmnm范围内的光辐射，也就范围内的光辐射，也就是人视觉能感受到是人视觉能感受到“光亮光亮”的电磁辐射。
可见光的波长不的电磁辐射。
可见光的波长不同，引起人眼的颜色感觉就不同。
同，引起人眼的颜色感觉就不同。
红红色色760760620620nmnm，橙橙色色620620590590nmnm，黄黄色色590590560560nmnm，黄绿色黄绿色560560530530nmnm，绿绿色色530530500500nmnm，青青色色500500470470nmnm，蓝蓝色色470470430430nmnm，紫紫色色430430380380nmnm。
Copyright2004ROAMCONSULTINGInc.紫外辐射紫外辐射紫外辐射的波长范围是紫外辐射的波长范围是4004001010nmnm。
通常将其通常将其分为三部分：
近紫外、远紫外和极远紫外分为三部分：
近紫外、远紫外和极远紫外（真空紫真空紫外辐射外辐射）。
红外辐射红外辐射红外辐射的波长范围位于红外辐射的波长范围位于0.760.7610001000mm。
通常通常分为近红外、中红外和远红外。
分为近红外、中红外和远红外。
Copyright2004ROAMCONSULTINGInc.2.2.眼睛的结构及视觉机理眼睛的结构及视觉机理眼睛和脑的关系眼睛和脑的关系眼睛和脑的关系眼睛和脑的关系光线进入眼睛光线进入眼睛后产生的知觉称为后产生的知觉称为视觉。
它包括对视视觉。
它包括对视场内物体的明暗、场内物体的明暗、形状、颜色、运动形状、颜色、运动以及远近等知觉。
以及远近等知觉。
视网膜上的影像视网膜上的影像视网膜上的影像视网膜上的影像视神经纤维视神经纤维视神经纤维视神经纤维完整的视觉完整的视觉完整的视觉完整的视觉Copyright2004ROAMCONSULTINGInc.眼球的组成眼球的组成:
外层前部外层前部1/61/6称为角膜，称为角膜，后部后部5/65/6称为巩膜。
称为巩膜。
中层由前向后分为三部分，中层由前向后分为三部分，即虹膜、睫状体和脉络膜。
即虹膜、睫状体和脉络膜。
内层为视网膜。
内层为视网膜。
眼球内部主要有晶状体和眼球内部主要有晶状体和玻璃体。
玻璃体。
整个眼球主要可分为屈整个眼球主要可分为屈光系统和感光系统两个部分光系统和感光系统两个部分。
Copyright2004ROAMCONSULTINGInc.（11）屈光系统）屈光系统将不同远近的物体清晰地成像将不同远近的物体清晰地成像在视网膜上。
在视网膜上。
角膜。
一种弹性透明组织。
角膜。
一种弹性透明组织。
房水。
提供角膜和晶状体等房水。
提供角膜和晶状体等血管组织的新陈代谢和维持眼内压。
血管组织的新陈代谢和维持眼内压。
晶状体。
双凸形弹性透明体。
晶状体。
双凸形弹性透明体。
睫状肌的收缩可改变晶状体的屈光睫状肌的收缩可改变晶状体的屈光力。
力。
玻璃体。
一种透明的半流体。
玻璃体。
一种透明的半流体。
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（2）
（2）感光系统感光系统视网膜主要由三层视网膜主要由三层细胞构成。
细胞构成。
视细胞层视细胞层锥体细胞：
锥体细胞：
具有精细的具有精细的分辨能力，能很好地分分辨能力，能很好地分辨颜色辨颜色,但感光灵敏度但感光灵敏度低；低；杆体细胞：
杆体细胞：
感光灵敏度感光灵敏度高，但分辨细节的能力高，但分辨细节的能力低低,不能分辨颜色。
不能分辨颜色。
光光线线视网膜的结构略图视网膜的结构略图视网膜视网膜视神经视神经双极细胞双极细胞锥体细锥体细胞和杆胞和杆体细胞体细胞Copyright2004ROAMCONSULTINGInc.第二层为双极细胞层第二层为双极细胞层-每一个锥体细胞都与一个双极细胞联结。
在光亮条件每一个锥体细胞都与一个双极细胞联结。
在光亮条件下，每一锥体细胞作为一个单元，能够精细地分辨外界对下，每一锥体细胞作为一个单元，能够精细地分辨外界对象的细节。
象的细节。
-几个杆体细胞只联结一个双极细胞，因此在黑暗条件几个杆体细胞只联结一个双极细胞，因此在黑暗条件下通过几个杆体细胞对外界微弱刺激起总和作用，能得到下通过几个杆体细胞对外界微弱刺激起总和作用，能得到高的感光灵敏度。
高的感光灵敏度。
最内层主要含有神经节细胞，它与视神经相联结，最内层主要含有神经节细胞，它与视神经相联结，视神经穿过眼球后壁进入脑内的视觉中枢。
视神经穿过眼球后壁进入脑内的视觉中枢。
Copyright2004ROAMCONSULTINGInc.盲点盲点在距中央凹约在距中央凹约44mmmm的鼻侧处，的鼻侧处，没有视细胞。
没有视细胞。
黄斑黄斑位于视网膜中央部位，有一位于视网膜中央部位，有一个呈黄色的锥体细胞密集区。
个呈黄色的锥体细胞密集区。
黄斑中央有一凹窝，称为中黄斑中央有一凹窝，称为中央凹，是视觉最敏锐的地方，锥央凹，是视觉最敏锐的地方，锥体细胞的密度在中央凹处最大。
体细胞的密度在中央凹处最大。
由中央凹向外锥体细胞急剧由中央凹向外锥体细胞急剧减少，而杆体细胞逐渐增多。
在减少，而杆体细胞逐渐增多。
在离中央凹离中央凹20的地方，杆体细胞的地方，杆体细胞的数量最大。
的数量最大。
Copyright2004ROAMCONSULTINGInc.
（1）
（1）明视觉明视觉在光亮在光亮（几个几个cd/mcd/m22以上以上）条件下，人眼的锥体细胞起作用。
条件下，人眼的锥体细胞起作用。
明视觉条件下，锥体细胞能分辨物体的细节，很好地区明视觉条件下，锥体细胞能分辨物体的细节，很好地区分不同颜色。
分不同颜色。
（2）
（2）暗视觉暗视觉在暗条件下，亮度约在百分之几在暗条件下，亮度约在百分之几cd/mcd/m22以下时，人眼的杆以下时，人眼的杆体细胞起作用。
体细胞起作用。
在暗视觉条件下，杆体细胞能感受微光的刺激，但不能在暗视觉条件下，杆体细胞能感受微光的刺激，但不能分辨颜色和细节分辨颜色和细节。
明视觉和暗视觉：
明视觉和暗视觉：
Copyright2004ROAMCONSULTINGInc.光谱光视效率：
光谱光视效率：
眼睛的灵敏度与波长的依赖关系，称为光谱光视效率。
眼睛的灵敏度与波长的依赖关系，称为光谱光视效率。
V（V（）峰值位置：
峰值位置：
555555nnmm；VV（）峰值位置：
峰值位置：
550707nmnm。
光谱光视效率曲线光谱光视效率曲线光光谱谱光光视视效效率率波长（波长（nm）Copyright2004ROAMCONSULTINGInc.KmKm683lm/W683lm/W，它表示在人眼视觉系统最敏感的波它表示在人眼视觉系统最敏感的波长长（555（555nm）nm）上，每瓦光功率相应的流明数；上，每瓦光功率相应的流明数；KKmm1725lm/W1725lm/W；VV（）明视觉光视效率；明视觉光视效率；VV（）暗视觉光谱光视效率。
暗视觉光谱光视效率。
光通量与辐通量的关系式为光通量与辐通量的关系式为Copyright2004ROAMCONSULTINGInc.视敏度和细节视觉：
视敏度和细节视觉：
视敏度是指分辨物体精细形状的能视敏度是指分辨物体精细形状的能力。
若用力。
若用VV表示视敏度，则可用视角表示视敏度，则可用视角的倒数来表示的倒数来表示视敏度，即：
视敏度，即：
通常取可辨视角为通常取可辨视角为11时的视力为正常视敏度，这时在视网膜上的时的视力为正常视敏度，这时在视网膜上的像高为像高为44mm。
对视敏度影响的因素：
对视敏度影响的因素：
距离、物体亮度、视网膜上的成像位置、物体的对比度等。
距离、物体亮度、视网膜上的成像位置、物体的对比度等。
由得Copyright2004ROAMCONSULTINGInc.3.临界闪烁频率临界闪烁频率当人眼接受光刺激后，不但有延时效应，而且有暂留现象。
当人眼接受光刺激后，不但有延时效应，而且有暂留现象。
在眼睛接受光脉冲刺激之后，大约要过百分之一秒，才达到在眼睛接受光脉冲刺激之后，大约要过百分之一秒，才达到响应的最大值。
其残留时间大约为响应的最大值。
其残留时间大约为0.10.1秒。
秒。
闪烁消失时对应的频率称为临界闪烁消失时对应的频率称为临界闪烁闪烁频率。
频率。
临界频率的影响因素：
临界频率的影响因素：
（11）光信号强弱，）光信号强弱，n=n=alogL+balogL+b；（22）发光面积，）发光面积，n=n=clogA+dclogA+d；（33）视网膜的部位；）视网膜的部位；（44）光的颜色；）光的颜色；（55）背景光）背景光。
Copyright2004ROAMCONSULTINGInc.塔尔波特塔尔波特（Talbot）Talbot）定律：
定律：
当周期光信号的频率高于临界频率时，眼睛对这种周期变化当周期光信号的频率高于临界频率时，眼睛对这种周期变化光的感觉就象一个恒定光一样，其视亮度为光的感觉就象一个恒定光一样，其视亮度为L（tL（t）：
周期变化光的实际亮度；：
周期变化光的实际亮度；TT：
周期。
：
周期。
扇形衰减器扇形衰减器的透过率：
扇形衰减器的透过率：
Copyright2004ROAMCONSULTINGInc.二、光度学二、光度学1.光通量和发光强度光通量和发光强度光通量是指能够被人的视觉系统所感受到的那部分光辐光通量是指能够被人的视觉系统所感受到的那部分光辐射功率的大小的量度。
单位是射功率的大小的量度。
单位是lm（lm（流明流明）。
它表示用标准眼来评价的光辐射通量，可用下式求出：
它表示用标准眼来评价的光辐射通量，可用下式求出：
e,e,光辐射功率的光谱密集度，即在单位波长间隔内，光辐射功率的光谱密集度，即在单位波长间隔内，光的实际功率。
光的实际功率。
KKmm最大光谱光效能，最大光谱光效能，KKmm683lm/W683lm/W。
例如：
一只例如：
一只4040WW的钨丝灯泡输出的光通量为的钨丝灯泡输出的光通量为468468lmlm；一只一只4040WW的日光灯输出的光通量为的日光灯输出的光通量为21002100lmlm。
Copyright2004ROAMCONSULTINGInc.发光效率：
发光效率：
指消耗单位电功率所产生的光通量，单位为指消耗单位电功率所产生的光通量，单位为lm/Wlm/W。
它可表示为：
它可表示为：
如：
白炽灯泡的发光效率为如：
白炽灯泡的发光效率为3030lm/Wlm/W；日光灯的发光效率为日光灯的
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