三度學(xué)第1章-課件

第1章輻射度量、光度量基礎(chǔ)輻射度量是用能量單位描述輻射能的客觀物理量,輻射度量是輻射能本身的客觀度量，是純粹的物理量。光度量是光輻射能為平均人眼接受所引起的視覺(jué)刺激大小的度量,即是具有平均人眼視覺(jué)響應(yīng)特性的人眼所接收到的輻射量的度量,包括了生理學(xué)、心理學(xué)的概念在內(nèi)。輻射度量和光度量都可定量地描述輻射能強(qiáng)度。第1章輻射度量、光度量基礎(chǔ)輻射度量是用能量單位描述輻射能1dsrdddo1.1輻射度量立體角立體角Ω是描述輻射能向空間發(fā)射、傳輸或被某一表面接收時(shí)的發(fā)散或會(huì)聚的角度，定義為：以錐體的基點(diǎn)為球心作一球表面，錐體在球表面上所截取部分的表面積dS和球半徑r平方之比式中，為天頂角；為方位角；d

d分別為其增量。立體角單位是球面度(sr)。dsrdddo1.1輻射度量立體角21.1輻射度量(1)輻射能(Q):簡(jiǎn)稱(chēng)輻能，描述以輻射的形式發(fā)射、傳輸或接收的能量，單位焦耳(J)。(2)輻能密度(w,單位J/m-3

)(3)輻射通量(,P,單位W):以輻射形式發(fā)射、傳輸或接收的功率，用以描述輻能的時(shí)間特性。實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于連續(xù)輻射體或接收體，以單位時(shí)間內(nèi)的輻射能，即輻射通量表示。1.1輻射度量(1)輻射能(Q):簡(jiǎn)稱(chēng)輻能，描述以輻射31.1輻射度量(4)輻射強(qiáng)度(I，單位Wsr-1):在給定傳輸方向上的單位立體角內(nèi)光源發(fā)出的輻射通量，即輻射強(qiáng)度描述了光源輻射的方向特性。點(diǎn)光源~擴(kuò)展源:光源發(fā)光部分的尺寸比起其實(shí)際輻射傳輸距離小得多時(shí)，把其近似認(rèn)為是一個(gè)點(diǎn)光源，在輻射傳輸計(jì)算和測(cè)量上不會(huì)引起明顯的誤差。點(diǎn)光源向空間輻射球面波。對(duì)點(diǎn)光源的輻射強(qiáng)度描述1.1輻射度量(4)輻射強(qiáng)度(I，單位Wsr-1):在41.1輻射度量(5)輻亮度(L，單位Wm-2sr-1):光源在垂直其輻射傳輸方向上單位表面積單位立體角內(nèi)發(fā)出的輻射通量，光源微面元輻強(qiáng)度特性輻亮度在光輻射的傳輸和測(cè)量中具有重要的作用。例如，描述螺旋燈絲白熾燈時(shí)，由于描述燈絲每一局部表面(燈絲、燈絲之間的空隙)的發(fā)射特性常常是沒(méi)有實(shí)用意義的，而把它作為一個(gè)整體，即一個(gè)點(diǎn)光源，描述在給定觀測(cè)方向上的輻射強(qiáng)度；而在描述天空輻射特性時(shí)，希望知道其各部分的輻射特性，則用輻亮度可描述天空各部分輻亮度分布的特性。1.1輻射度量(5)輻亮度(L，單位Wm-2sr-1)51.1輻射度量(6)輻射出射度(M，單位Ｗm-2):離開(kāi)光源表面單位面元的輻射通量面元所對(duì)應(yīng)的立體角是輻射的整個(gè)半球空間。平面與球面輻射出射度的表面積。(7)輻照度(E，單位Ｗm-2):單位面元被照射的輻射通量輻照度和輻射出射度具有相同的定義方程和單位，但卻分別用來(lái)描述微面元發(fā)射和接收輻射通量的特性。1.1輻射度量(6)輻射出射度(M，單位Ｗm-2):61.1輻射度量(8)吸收比(率)、反射比、透射比由于輻射度量也是波長(zhǎng)的函數(shù)，當(dāng)描述光譜輻射量時(shí)，可在相應(yīng)名稱(chēng)前加“光譜”，并在相應(yīng)的符號(hào)上加波長(zhǎng)的符號(hào)“”作為下標(biāo)，例如光譜輻射通量記為或()，等等。irsa1.1輻射度量(8)吸收比(率)、反射比、透射比ir71.1光譜輻射度量1.1光譜輻射度量81.2光度量人眼的視見(jiàn)函數(shù)光通量V和輻射通量e可通過(guò)人眼視覺(jué)特性進(jìn)行轉(zhuǎn)換

V()是CIE推薦的平均人眼光譜光視效率(或稱(chēng)視見(jiàn)函數(shù))。對(duì)于明視覺(jué)，對(duì)應(yīng)為輻射通量e(555)與某波長(zhǎng)能對(duì)平均人眼產(chǎn)生相同光視刺激的輻射通量e()的比值。Km是最大光譜光視效能(常數(shù)),明視覺(jué)Km=683lm/W。暗視覺(jué)Km=1725lm/W。1.2光度量人眼的視見(jiàn)函數(shù)V()是CIE推薦的平均人眼光91.2光度量人眼的光視效能K（lm/W）

視見(jiàn)函數(shù)，光視效率1.2光度量人眼的光視效能K（lm/W）視見(jiàn)函數(shù)，光視效10常見(jiàn)光源的光視效能光源類(lèi)型光視效能(lm/W)光源類(lèi)型光視效能(lm/W)鎢絲燈(真空)8~9.2日光燈27~41鎢絲燈(充氣)9.2~21高壓水銀燈34~45石英鹵鎢燈30超高壓水銀燈40~47.5氣體放電管16~30鈉光燈60節(jié)能燈原理：1）光視效能高 2）光學(xué)聚光能力強(qiáng)常見(jiàn)光源的光視效能光源類(lèi)型光視效能(lm/W)光源類(lèi)型光視效111.2光度量(1)光能(QV，單位流明秒lm·s)(2)光能密度(wv,單位lm·s

/m-3

)(3)光通量(v,

單位流明lm)(4)發(fā)光強(qiáng)度(Iv,單位坎德拉,cd,lm·sr-1)(5)亮度(Lv,單位cd·m-2):(6)光出射度(Mv,lm·m-2)(7)照度(Ev,lm·m-2)1.2光度量(1)光能(QV，單位流明秒lm·s)12中間視覺(jué)式中，0x1;Vmes(,x)是中間視覺(jué)狀態(tài)下的光視效率函數(shù)；V()和V()分別是明和暗視覺(jué)光視效率；M(x)是歸一化函數(shù)。(b)標(biāo)準(zhǔn)LED和優(yōu)化的LED(a)HPS路燈和MH路燈標(biāo)準(zhǔn)LED光源：德士達(dá)DST110W優(yōu)化LED光源：自Lemnis公司常用路燈：飛利浦公司高壓鈉燈(HPS)和金屬鹵化燈(MH)。應(yīng)用舉例中間視覺(jué)式中，0x1;Vmes(,x)是中間視13中間視覺(jué)兩種視覺(jué)狀態(tài)路燈的光視效率路燈環(huán)境照明(cd/m2)x中間視覺(jué)光視效率(lm/W)明視覺(jué)光視效率(lm/W)LED-10.030.230131.292.2LED-20.292273.8113.7HPS0.14175.9112.0MH0.224121.592.0LED-10.10.398122.792.2LED-20.440240.3113.7HPS0.34884.6112.0MH0.394115.092.0LED-10.30.540140.592.2LED-20.569211.1113.7HPS0.50591.2112.0MH0.534109.792.0中間視覺(jué)兩種視覺(jué)狀態(tài)路燈的光視效率路燈環(huán)境照明x中間視覺(jué)141.3人眼視覺(jué)特性人眼在光度量和色度學(xué)評(píng)價(jià)中起著極為重要的作用。研究人眼的視覺(jué)特性是正確地進(jìn)行各種光度/色度測(cè)量的基礎(chǔ)，也是各種光度或色度儀器設(shè)計(jì)的依據(jù)。錐體細(xì)胞和桿體細(xì)胞顏色是人眼明視覺(jué)的主觀感覺(jué)。顏色可分為彩色和非彩色。非彩色指白/黑色和各種深淺不同的灰色系列，稱(chēng)為白黑系列彩色指白黑系列以外的各種顏色1.3人眼視覺(jué)特性人眼在光度量和色度學(xué)評(píng)價(jià)中151.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(1)成像功能人眼類(lèi)似于一個(gè)自動(dòng)調(diào)焦的成像系統(tǒng)。人眼簡(jiǎn)化眼模型的主要參數(shù)折射率n1.33物方焦距f-17.1mm折射面半徑R5.7mm像方焦距f’22.8mm焦度58.48屈光度網(wǎng)膜曲率半徑r9.7mm1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(1)成像功能人眼簡(jiǎn)化眼模型的161.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(2)視覺(jué)的適應(yīng)人眼能在一個(gè)相當(dāng)大(約10個(gè)數(shù)量級(jí))的范圍內(nèi)適應(yīng)視場(chǎng)亮度。隨著外界視場(chǎng)亮度的變化，人眼視覺(jué)響應(yīng)可分為三類(lèi)：明視覺(jué)響應(yīng)：當(dāng)人眼適應(yīng)大于或等于3cd/m2的視場(chǎng)亮度后，視覺(jué)由錐體細(xì)胞起作用。暗視覺(jué)響應(yīng)：當(dāng)人眼適應(yīng)小于或等于3×10-5cd/m2視場(chǎng)亮度之后，視覺(jué)只由桿體細(xì)胞起作用。由于桿體細(xì)胞沒(méi)有顏色分辨能力，故夜間人眼觀察景物呈灰白色。中介視覺(jué)響應(yīng)：隨著視場(chǎng)亮度從3cd/m2降至3×10-5cd/m2，人眼逐漸由錐體細(xì)胞的明視覺(jué)響應(yīng)轉(zhuǎn)向桿體細(xì)胞的暗視覺(jué)響應(yīng)。1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(2)視覺(jué)的適應(yīng)171.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(2)視覺(jué)的適應(yīng)當(dāng)視場(chǎng)亮度發(fā)生突變時(shí)，人眼要穩(wěn)定到突變后的正常視覺(jué)狀態(tài)需經(jīng)歷一段時(shí)間，這種特性稱(chēng)為‘適應(yīng)’，適應(yīng)主要包括明暗適應(yīng)和色彩適應(yīng)二種。適應(yīng)由兩個(gè)方面來(lái)調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)瞳孔的大小，改變進(jìn)入人眼的光通量。眼瞳大小是隨視場(chǎng)亮度而自動(dòng)調(diào)節(jié)的。視細(xì)胞感光機(jī)制的適應(yīng)。桿體細(xì)胞內(nèi)有一種紫紅色的感光化學(xué)物質(zhì)——視紫紅質(zhì)。人眼的明暗視覺(jué)適應(yīng)分為亮適應(yīng)和暗適應(yīng)。對(duì)視場(chǎng)亮度由暗突然到亮的適應(yīng)稱(chēng)為亮適應(yīng)，大約需要2~3分鐘；對(duì)視場(chǎng)亮度由亮突然到暗的適應(yīng)稱(chēng)為暗適應(yīng)，通常需要45分鐘，充分暗適應(yīng)則需要1個(gè)多小時(shí)。1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(2)視覺(jué)的適應(yīng)181.3.1人眼黑白視覺(jué)特性不同視場(chǎng)亮度一人眼瞳孔直徑和面積適應(yīng)視場(chǎng)亮度(cd/m2)瞳孔直徑(mm)瞳孔面積(mm2)視網(wǎng)膜上照度(lx)10-58.1752.22.2×10-610-37.8047.82.0×10-410-27.4443.41.8×10-310-16.7235.41.5×10-215.6625.11.0×10-1104.3214.60.61023.047.253.01032.324.2317.62×1042.243.94109.91.3.1人眼黑白視覺(jué)特性不同視場(chǎng)亮度一人眼瞳孔直徑和面積19三度學(xué)第1章-課件201.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(3)人眼的絕對(duì)視覺(jué)閾在充分暗適應(yīng)的狀態(tài)下，全黑視場(chǎng)中人眼感覺(jué)到的最小光刺激值，稱(chēng)為人眼的絕對(duì)視覺(jué)閾。以入射到人眼瞳孔上最小照度值表示時(shí)，人眼的絕對(duì)視覺(jué)閾值在10-9lx數(shù)量級(jí)。以量子閾值表示時(shí)，最小可探測(cè)的視覺(jué)刺激是58~145個(gè)藍(lán)綠光(波長(zhǎng)為0.51m)的光子轟擊角膜引起的，據(jù)估算，這一刺激只有5~14個(gè)光子實(shí)際到達(dá)并作用于視網(wǎng)膜上。對(duì)于點(diǎn)光源天文學(xué)家認(rèn)為正常視力的眼睛能看到六等星，其在眼睛上形成的照度近似為8.5×10-9lx。實(shí)驗(yàn)室“人工星點(diǎn)”測(cè)定的視覺(jué)閾值約為2.44×10-9lx。對(duì)具有一定大小的光源(張角小于10')，自身發(fā)光或被照明的圓形目標(biāo)，在瞳孔上的照度閾值與張角無(wú)關(guān)，并等于5×10-9

lx。1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(3)人眼的絕對(duì)視覺(jué)閾211.3.1人眼黑白視覺(jué)特性在一定的背景亮度Lb條件下(10-9~1cd/m2)，人眼能夠觀察到的最小照度Emin約為

當(dāng)Lb

>16.4cd/m2后將產(chǎn)生眩目現(xiàn)象，絕對(duì)視覺(jué)閾值迅速提高。實(shí)驗(yàn)表明，眩目亮度L0與像場(chǎng)亮度L(cd/m2)之間有

由此可說(shuō)明為何100W的燈在白天陽(yáng)下不感眩目，但在暗室將產(chǎn)生眩目效應(yīng)。1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性在一定的背景亮度Lb條件下(10221.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(4)人眼的閾值對(duì)比度人眼的視覺(jué)探測(cè)是在一定背景中把目標(biāo)鑒別出來(lái)。人眼的視覺(jué)敏銳程度與背景的亮度及目標(biāo)在背景中的襯度有關(guān)。目標(biāo)的襯度以對(duì)比度C來(lái)表示式中,LT和LB分別為目標(biāo)和背景的亮度。有時(shí)也將C的倒數(shù)稱(chēng)為反襯靈敏度。把人眼視覺(jué)在一定背景亮度下可探測(cè)的最小襯度對(duì)比度稱(chēng)為閾值對(duì)比度，或稱(chēng)亮度差靈敏度。1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(4)人眼的閾值對(duì)比度231.3.1人眼黑白視覺(jué)特性實(shí)驗(yàn)表明：人眼視覺(jué)特性與視場(chǎng)亮度、景物對(duì)比度和目標(biāo)大小等參數(shù)相關(guān)。通常背景亮度LB、對(duì)比度C和人眼所能探測(cè)的目標(biāo)張角之間具有下述關(guān)系(Wald定律)

式中,x值在0~2之間變化。1946年Blackwell閾值對(duì)比度實(shí)驗(yàn)當(dāng)觀察亮度不同的兩個(gè)面時(shí)，亮度很低就察覺(jué)不出差別。如果兩個(gè)面的亮度按比例提高,并維持其C值不變,則一定亮度后有可能察覺(jué)在2×10-3cd/m2附近的間斷點(diǎn)表明明/暗視覺(jué)的轉(zhuǎn)折。1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性實(shí)驗(yàn)表明：人眼241.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(5)人眼的分辨力人眼能區(qū)別兩發(fā)光點(diǎn)的最小角距離稱(chēng)為極限分辨角，其倒數(shù)則為眼睛的分辨力，或稱(chēng)為視覺(jué)銳度。集中于人眼視網(wǎng)膜中央凹的錐體細(xì)胞具有較小的直徑，且每個(gè)錐體細(xì)胞都具有單獨(dú)向大腦傳遞信號(hào)的能力。桿體細(xì)胞的分布密度較稀，且成群地聯(lián)系于公共神經(jīng)的末稍，故人眼中央凹處的分辨本領(lǐng)比視網(wǎng)膜邊緣處高，故人眼在觀察物體時(shí)，總是在不斷地運(yùn)動(dòng)以促使各個(gè)被觀察的物體依次地落在中央凹處，使被觀察物體看得最清楚。在較好的照明條件下，眼睛的極限分辨角的平均值在1′1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(5)人眼的分辨力251.3.1人眼黑白視覺(jué)特性眼睛的分辨力除與眼睛的構(gòu)造有關(guān)外,還與目標(biāo)的亮度、形狀及景物對(duì)比度等有關(guān)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的人眼極限分辨角(白光且觀察時(shí)間不受限制條件下,雙目觀察白色背景上具有不同對(duì)比度且?guī)в蟹叫稳笨诘暮诃h(huán))。對(duì)比度c(%)白背景的亮度L(cd/m2)4.46×10-43.37×10-30.03410.06340.1510.3441.0693.43892.976.239.428.415.59.66.32.981.77182333448.8111824403.03.75.27.61425292.22.53.85.19.51619281.62.02.73.46.38.81226361.41.52.32.85.18.08.421301.21.41.92.23.96.27.217221.01.21.61.73.04.95.412141.3.1人眼黑白視覺(jué)特性眼睛的分辨力除與261.3.1人眼黑白視覺(jué)特性人眼的分辨角

可按以下經(jīng)驗(yàn)公式估算式中,d為瞳孔直徑(mm)。人眼的分辨角隨照度的變化照度(lx)分辨角()照度(lx)分辨角()0.00010.00050.0010.0050.010.050.1503017119430.51510100500100021.51.20.90.80.70.71.3.1人眼黑白視覺(jué)特性人眼的分辨角可按以下經(jīng)驗(yàn)公式271.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(6)人眼對(duì)間斷光的響應(yīng)人們觀察周期性波動(dòng)光刺激時(shí)，對(duì)波動(dòng)頻率較低的光，可明顯感到光亮閃動(dòng)；頻率增高，產(chǎn)生閃爍感；進(jìn)－步增高頻率，閃爍感消失，波動(dòng)光被看成是恒定光。周期性波動(dòng)光在主觀上不引起閃爍感時(shí)的最低頻率叫做臨界閃爍頻率。臨界閃爍頻率與波動(dòng)光的亮度(或人眼視網(wǎng)膜上的照度)、波動(dòng)光的波形以及振幅有關(guān)。在亮度較低時(shí)，臨界閃爍頻率還與顏色有關(guān)。1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(6)人眼對(duì)間斷光的響應(yīng)281.3.1人眼黑白視覺(jué)特性當(dāng)視網(wǎng)膜上的照度較低時(shí),不同顏色對(duì)臨界閃爍頻率影響較大,藍(lán)光的臨界閃爍頻率最高,紅光的臨界閃爍頻率最低當(dāng)照度大于1.2×10-2lx時(shí)，臨界閃爍頻率與顏色無(wú)關(guān)；視網(wǎng)膜上的照度與臨界閃爍頻率在很大的范圍內(nèi)呈線性關(guān)系,隨著視網(wǎng)膜上照度的增大，臨界閃爍頻率也不斷增大。在觀看電影時(shí)，當(dāng)屏幕的亮度小于20cd/m2時(shí)，在每秒18幀的頻率下,人眼不能察覺(jué)閃爍；而當(dāng)屏幕亮度增加到200cd/m2時(shí)，人眼便能感覺(jué)閃爍現(xiàn)象。人眼最大臨界閃爍頻率≤50Hz。常見(jiàn)的光電探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于人眼。對(duì)于頻率大于臨界閃爍頻率的周期性光刺激，人眼感覺(jué)的恒定光亮度L1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性當(dāng)視網(wǎng)膜上的照度較低時(shí),不同顏291.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(7)視覺(jué)系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)人眼的分辨力表征了眼睛分辨兩點(diǎn)或兩線的能力，但仍有較大的局限性。為了更全面地實(shí)現(xiàn)對(duì)人眼圖像傳遞和復(fù)現(xiàn)性能評(píng)價(jià)，可引用光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)的概念，A為分離視網(wǎng)膜中央凹處；B為角膜加晶狀體；C為網(wǎng)膜加處理系統(tǒng)(視神經(jīng)、大腦)D為處理系統(tǒng)(視神經(jīng)加大腦)1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(7)視覺(jué)系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)(301.3.1人眼黑白視覺(jué)特性1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性311.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(8)色差靈敏度人眼能恰好分辨色度差異的能力叫做色差靈敏度，人眼剛能分辨光線顏色變化時(shí)波長(zhǎng)改變量稱(chēng)為色差閾值。色差閾值隨在光譜帶的位置有所不同。1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(8)色差靈敏度321.4朗伯輻射體及其輻射特性

反射

方向性漫反射和朗伯輻射體各方向的(輻)亮度不變某些自身發(fā)射輻射的輻射源，其輻亮度與方向無(wú)關(guān)，即輻射源各方向的輻亮度不變，這類(lèi)輻射源稱(chēng)為朗伯輻射體。絕對(duì)黑體和理想漫反射體是兩種典型的朗伯體。在實(shí)際問(wèn)題的分析中，常采用朗伯體作為理想的模型。1.4朗伯輻射體及其輻射特性反射漫331.4.2朗伯體輻射出射度與輻亮度的關(guān)系設(shè)朗伯微面元dS亮度為L(zhǎng)，則輻射到dA上的輻射通量為在半球內(nèi)發(fā)射的總通量P為按照出射度的定義得對(duì)于輻射場(chǎng)中反射率為

的朗伯漫反射體(

=1為理想漫反射體),不論輻射從何方向入射,它除吸收(1-

)入射輻射通量外,其它全部按朗伯余弦定律反射出去。即M=E，故1.4.2朗伯體輻射出射度與輻亮度的關(guān)系設(shè)341.5幾種典型光輻射量的計(jì)算公式

1.5.1點(diǎn)源對(duì)微面元的照度設(shè)受照微面元dA距點(diǎn)源O的距離為l，其平面法線n與輻射方向夾角為，dA對(duì)點(diǎn)源O所張立體角為若點(diǎn)源在該方向的輻射強(qiáng)度為I，則向立體角d發(fā)射的通量dP為如果不考慮能量傳播損失，則微面元照度為OlndAdAcosd圖1-25點(diǎn)源對(duì)微面元的照度即點(diǎn)源對(duì)微面元的照度與點(diǎn)源的發(fā)光強(qiáng)度成正比，與距離平方成反比，并與面元對(duì)輻射方向的傾角有關(guān)。──距離平方反比定律。1.5幾種典型光輻射量的計(jì)算公式

1.5.1點(diǎn)源對(duì)微面元351.5.2點(diǎn)源向圓盤(pán)發(fā)射的輻射通量點(diǎn)源O發(fā)出光輻射，距點(diǎn)源l0處有一與輻射方向垂直半徑為R的圓盤(pán)(圓盤(pán)輻照度不均勻),圓盤(pán)微元dA接收輻射通量為由于,對(duì)和積分，得l0lddAdOR當(dāng)圓盤(pán)距點(diǎn)源足夠遠(yuǎn)時(shí)，即l0R，則

用于計(jì)算距點(diǎn)源一定距離的光學(xué)系統(tǒng)或接收器接收的輻射通量。1.5.2點(diǎn)源向圓盤(pán)發(fā)射的輻射通量點(diǎn)源O發(fā)出光361.5.3面輻射在微面元上的輻照度設(shè)A為面輻射源，Q為受照面，n1為微面元dA的法線，與輻射方向夾角為，n2為Q平面O點(diǎn)處的法線，與入射輻射方向的夾角為，dA到O點(diǎn)的距離為l。面源A上微面元dA對(duì)O點(diǎn)的輻照度dE。

QOn2n1dAdAl式中，I為面元dA在方向上的發(fā)光強(qiáng)度，與該方向上發(fā)光亮度L間有關(guān)系，因此，1.5.3面輻射在微面元上的輻照度設(shè)A為面371.5.3面輻射在微面元上的輻照度面輻射源A對(duì)O點(diǎn)處微面元所形成的照度值E，得

一般情況下，面輻射源在各個(gè)方向上的亮度是不等的，但對(duì)各方向亮度相等的朗伯輻射源簡(jiǎn)化為

式中,是立體角d在Q平面的投影。立體角投影定律1.5.3面輻射在微面元上的輻照度面輻射源381.5.4朗伯輻射體產(chǎn)生的輻照度朗伯?dāng)U展源為半徑R的圓盤(pán)A，取圓環(huán)狀面元dA1=rdrd，由于

=，環(huán)狀面元輻射在距圓盤(pán)為l0的某點(diǎn)Ad處的輻照度為

由幾何關(guān)系得ARAdrdA1l0n01.5.4朗伯輻射體產(chǎn)生的輻照度朗伯?dāng)U展源391.5.4朗伯輻射體產(chǎn)生的輻照度擴(kuò)展源近似為點(diǎn)源的條件

相對(duì)誤差：如果R/l01/10，即當(dāng)l0>10R或0≤5.7°時(shí)，相對(duì)誤差<1%。物理意義：目標(biāo)點(diǎn)與圓盤(pán)朗伯輻射體的距離大于10倍圓盤(pán)半徑時(shí)，按點(diǎn)源測(cè)量的輻照度相對(duì)誤差小于1%。1.5.4朗伯輻射體產(chǎn)生的輻照度擴(kuò)展源近似為點(diǎn)源的條件401.5.5成像系統(tǒng)像平面的輻照度物空間亮度L0的微面元ds0經(jīng)過(guò)成像物鏡成像在像空間ds1微面元上，確定ds1上的照度。微面元向透鏡口徑D所張立體角發(fā)射的輻射通量為其中，u0為物點(diǎn)對(duì)成像系統(tǒng)的張角。ds0ds1u0u1L0EflDDn1n0ld經(jīng)過(guò)透過(guò)率的成像物鏡后照射在微面元ds1上的照度為1.5.5成像系統(tǒng)像平面的輻照度物空間亮度L411.5.5成像系統(tǒng)像平面的輻照度利用光學(xué)的拉-亥不變式

一般光電成像系統(tǒng)，由于n0=n11，且光瞳放大率p=D/D=1，其中D和D為物鏡物方和像方孔徑。于是

l>>f

1.5.5成像系統(tǒng)像平面的輻照度利用光學(xué)的拉-亥不變式42例已知太陽(yáng)輻亮度L0等于2×107Ｗ/m2/sr，太陽(yáng)的半徑r0等于6.957×108m，地球的半徑re為6.374×106m，太陽(yáng)到地球的年平均距離l為1.496×1011m，求太陽(yáng)的輻射出射度M0、輻射強(qiáng)度I0、輻射通量Φ0以及地球接收的輻射通量Φe、地球大氣層邊沿的輻照度Ee。解:太陽(yáng)可假定為朗伯光源，則太陽(yáng)的輻射出射度M0=L0=6.2832107(W/m2)若認(rèn)為太陽(yáng)是一均勻發(fā)光體，則太陽(yáng)的輻射通量

0=4R2M0=3.8211026(W)太陽(yáng)的輻射強(qiáng)度:I0=0/4=3.0411025(W/sr)地球?qū)μ?yáng)的立體角：=re2/l2=5.70310-9(sr)即地球只接收了太陽(yáng)總輻射能的5.7×10-9/4=4.54×10-10。地球接收到的太陽(yáng)的輻射通量:Φe=I0=1.7341017(W)地球大氣層邊沿的輻照度:Ee=I0/l2=1358.79(W/m2)例已知太陽(yáng)輻亮度L0等于2×107Ｗ/m2/sr，太陽(yáng)的431.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性

(1)彩色的特性及其表示明度：人眼對(duì)物體的明暗感覺(jué)。發(fā)光物體的亮度越高,則明度越高；非發(fā)光物體反射比越高，明度越高。色調(diào)：區(qū)分彩色的特性,即紅/黃/綠/藍(lán)/紫等。不同波長(zhǎng)的單色光具有不同的色調(diào)。發(fā)光物體的色調(diào)決定于它的光輻射的光譜組成。非發(fā)光物體的色調(diào)決定于照明光源的光譜組成和物體本身的光譜反射(透射)的特性。飽和度：指彩色的純潔性?？梢?jiàn)光譜的單色光是最飽和的彩色。彩色飽和度決定于物體反射(透射)特性。如果物體反射光的光譜帶很窄，則飽和度就高。1.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性(1)彩色的特性及其表示色441.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性1.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性451.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性

(2)視網(wǎng)膜的顏色區(qū)

視網(wǎng)膜中央視覺(jué)主要是錐體細(xì)胞,邊緣視覺(jué)則主要是桿體細(xì)胞。具有正常顏色視覺(jué)的視網(wǎng)膜中央能分辨各種顏色,由中央向邊緣過(guò)渡,顏色分辯能力逐漸減弱,直到對(duì)顏色感覺(jué)消失。與中央?yún)^(qū)相鄰的外周區(qū)先喪失紅色和綠色的感受性,再向外部對(duì)黃色和藍(lán)色的感受也喪失,成為全色盲區(qū)。在同一光亮下，白色視野范圍最大，其次為黃藍(lán)色,紅綠色視野最小。當(dāng)觀察大于4視場(chǎng)時(shí)，在視線正中會(huì)看到一個(gè)由中央黃色素造成略帶紅色的圓斑，稱(chēng)為麥克斯韋爾圓斑。1.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性(2)視網(wǎng)膜的顏色區(qū)461.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性

(3)顏色恒常性外界條件變化后，人們的色知覺(jué)仍然保持相對(duì)不變，這種現(xiàn)象稱(chēng)為顏色恒常性。物體表面的顏色取決于物體表面的物理屬性，物理屬性在照度發(fā)生變化時(shí)并不改變。赫林的記憶色概念：最常見(jiàn)物體的顏色給人們的記憶以深刻的印象，這個(gè)顏色變成了印象的固定特征，一切人們經(jīng)驗(yàn)所知的東西都是通過(guò)記憶顏色的眼睛去觀察，顏色恒常性是與物體的物理屬性以及記憶色有一定的關(guān)系。物體顏色既決定于光線在物體表面的反射和吸收,也受光源條件影響。在一定條件下,顏色恒常性可受到破壞而發(fā)生很大變化。顏色恒常性現(xiàn)象目前尚不能全面地解釋清楚。1.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性(3)顏色恒常性物體表面的471.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性

(4)色對(duì)比顏色視覺(jué)還受到被觀察物體周?chē)h(huán)境以及觀察者眼睛在觀察前觀看過(guò)其它顏色歷史的影響。

如果將兩種顏色按適當(dāng)比例相混合后，能產(chǎn)生灰色，則稱(chēng)這兩種顏色互為補(bǔ)色。例如紅和綠、藍(lán)和黃都是互補(bǔ)色。視場(chǎng)中相鄰區(qū)域不同顏色的相互影響叫做顏色對(duì)比，包括明度對(duì)比、色調(diào)對(duì)比和飽和度對(duì)比。一塊灰色紙片放在白色背景上看起來(lái)發(fā)暗，而放在黑色背景上看起來(lái)發(fā)亮，這種當(dāng)明暗不同的物體并置于視場(chǎng)中會(huì)感到明暗差異增強(qiáng)的現(xiàn)象稱(chēng)為明度對(duì)比。1.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性(4)色對(duì)比48馬赫帶(MarchBand)側(cè)抑制特性(LateralInhibition)馬赫帶(MarchBand)側(cè)抑制特性(LateralI49有趣的錯(cuò)覺(jué)現(xiàn)象有趣的錯(cuò)覺(jué)現(xiàn)象50三度學(xué)第1章-課件511.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性

兩種不同色調(diào)的物體并置于視場(chǎng)中，每一種顏色的色調(diào)都向另一顏色的補(bǔ)色方向變化，從而增強(qiáng)兩顏色色調(diào)的差異，這種現(xiàn)象稱(chēng)為色調(diào)對(duì)比。將兩種飽和度不同的顏色并置于視場(chǎng)中，會(huì)感到兩飽和度的差異增強(qiáng)，高飽和度的更高，低飽和度的更低，這種現(xiàn)象稱(chēng)為飽和度對(duì)比。一般視場(chǎng)中相鄰不同顏色間的影響是上述三種對(duì)比的綜合結(jié)果，對(duì)比的結(jié)果是增強(qiáng)了相鄰顏色間的差異。1.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性兩種不同色調(diào)52顏色隨背景的變化顏色隨背景的變化531.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性

(5)色適應(yīng)在亮適應(yīng)狀態(tài)下,視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)視場(chǎng)中顏色變化會(huì)產(chǎn)生適應(yīng)的過(guò)程。當(dāng)人眼對(duì)某一色光適應(yīng)后，觀察另一物體的顏色，不能立即獲得客觀的顏色印象，而帶有原適應(yīng)色光的補(bǔ)色成分，需經(jīng)過(guò)一段時(shí)間適應(yīng)后才會(huì)獲得客觀的顏色感覺(jué)，即色適應(yīng)。一般，對(duì)某一顏色光預(yù)先適應(yīng)后再觀察其它顏色，則顏色的明度和飽和度都會(huì)降低。在一個(gè)白色或灰色背景上注視一塊顏色紙片一段時(shí)間，當(dāng)忽然拿走顏色紙片后，則在背景的同一地點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)原來(lái)的補(bǔ)色，誘導(dǎo)出的補(bǔ)色時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，直到最后完全消失，這稱(chēng)為負(fù)后象現(xiàn)象，也是色適應(yīng)現(xiàn)象。1.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性(5)色適應(yīng)541.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性

(6)明度加法定理

明度是人眼對(duì)外界光線明暗感覺(jué)程度的度量。對(duì)于混合光，不論光譜成份如何,所產(chǎn)生的表觀明度等于混合光各個(gè)光譜成份分別產(chǎn)生的表觀明度之和。稱(chēng)為明度加法定理。在實(shí)際研究工作中，我們常常遇到復(fù)合光輻射的測(cè)量與研究，明度加法定理是對(duì)不同光譜成份的光輻射作光度評(píng)價(jià)的重要理論依據(jù)。1.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性(6)明度加法定理551.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性

(7)色覺(jué)缺陷正常視覺(jué)視網(wǎng)膜上有含有親紅、親綠和親藍(lán)3種視色素的3種體細(xì)胞，能夠分辨出各種顏色，接受試驗(yàn)時(shí)可用紅、綠、藍(lán)三原色光相加混合出各種顏色，因此稱(chēng)為三色覺(jué)者。但也有少數(shù)人成為色覺(jué)缺陷或異常色覺(jué)者。常見(jiàn)的有色弱和色盲。1.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性(7)色覺(jué)缺陷561.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性

色弱：輕度異常色覺(jué)者,也稱(chēng)為異常三色覺(jué)者。對(duì)光譜上紅色和綠色區(qū)域的顏色分辨能力較差,當(dāng)紅綠區(qū)波長(zhǎng)有較大變化時(shí),才能區(qū)別出色調(diào)的變化,且須有較高強(qiáng)度才能保證對(duì)顏色的正確辨認(rèn),在亮度不足的照明下,可能將紅色和綠色相互混淆。如果異常三色覺(jué)者對(duì)紅色的辨別能力差，就屬于紅色弱亦稱(chēng)為甲型色弱；如果對(duì)綠色的辨別能力差就屬于綠色弱亦稱(chēng)為乙型色弱。他們與正常色覺(jué)的人之間沒(méi)有嚴(yán)格的界線，他們?nèi)跃哂腥曈X(jué)，但是在用紅、綠、藍(lán)三原色相加混合出各種顏色時(shí)，紅、綠原色的比例與色覺(jué)正常者不同。色弱多發(fā)生于后天，男性多，女性少，紅色弱者約占男性人口的1%，綠色弱者約占男性人口的5%。1.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性色弱：輕度異常色覺(jué)者,571.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性

色盲：是嚴(yán)重的異常色覺(jué)者，對(duì)顏色辨別能力很差。其中又分為局部色盲和全色盲兩類(lèi)。局部色盲也稱(chēng)為二色覺(jué)者，包括紅-綠色盲和藍(lán)-黃色盲。紅綠色盲者不能區(qū)分紅色和綠色，紅綠色盲又分紅色盲和綠色盲，紅色盲亦稱(chēng)為甲型色盲，綠色盲稱(chēng)為乙型盲；藍(lán)-黃色盲又稱(chēng)為丙色盲，這種色盲僅對(duì)紅綠產(chǎn)生色覺(jué)，對(duì)黃藍(lán)不產(chǎn)生色覺(jué)。1.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性色盲：是嚴(yán)重的異常色覺(jué)581.3.4顏色視覺(jué)理論(1)揚(yáng)-赫姆霍爾茲的三色學(xué)說(shuō)19世紀(jì)的揚(yáng)和赫姆霍爾茲提出。他們根據(jù)紅/綠/藍(lán)三原色可混合出各種不同色彩顏色的混合規(guī)律,假設(shè)人眼視網(wǎng)膜上有三種神經(jīng)纖維,每種神經(jīng)纖維的興奮都引起一種原色的感覺(jué)。光作用于視網(wǎng)膜上雖然能同時(shí)引起三種纖維的興奮,但波長(zhǎng)不同，引起三種纖維的興奮程度不同，人眼就產(chǎn)生不同的顏色感覺(jué)。光刺激同時(shí)引起三種纖維的興奮程度相同，就會(huì)產(chǎn)生白色感覺(jué)。1.3.4顏色視覺(jué)理論(1)揚(yáng)-赫姆霍爾茲的三色學(xué)說(shuō)同591.3.4顏色視覺(jué)理論近20年來(lái)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明人眼視網(wǎng)膜上確實(shí)含有三種含有不同視色素的錐體細(xì)胞。通過(guò)采用眼底反射分光光度法、顯微分光光度法等的實(shí)驗(yàn)方法，測(cè)得這三種不同光譜敏感性的視色素原光譜吸收峰值分別約在440~450nm；530~540nm；560~570nm處,分別為親藍(lán)、親綠、親紅視色素。三色學(xué)說(shuō)能夠很好地說(shuō)明各種顏色的混合現(xiàn)象，但是對(duì)有些現(xiàn)象不能滿意地解釋?zhuān)缟がF(xiàn)象。1.3.4顏色視覺(jué)理論近20年來(lái)的實(shí)驗(yàn)結(jié)601.3.4顏色視覺(jué)理論(2)赫林的“對(duì)立”顏色學(xué)說(shuō)赫林的“對(duì)立”顏色學(xué)說(shuō)叫做四色學(xué)說(shuō)，假設(shè)視網(wǎng)膜中有白-黑視素、紅-綠視素、黃-藍(lán)視素三對(duì)視素，其代謝作用包括建設(shè)(同化)和破壞(異化)兩種對(duì)立過(guò)程。光刺激破壞白-黑視素，引起神經(jīng)沖動(dòng)產(chǎn)生白色感覺(jué)，無(wú)光刺激時(shí)白-黑視素被重新建設(shè)起來(lái)，產(chǎn)生黑色感覺(jué)；對(duì)紅-綠視素，紅光起破壞作用，綠光起建設(shè)作用，色素破壞時(shí)感覺(jué)為紅色，建設(shè)時(shí)感覺(jué)為綠色；對(duì)黃-藍(lán)視素，黃光起破壞作用，藍(lán)光起建設(shè)作用，色素破壞時(shí)感覺(jué)為黃色，建設(shè)時(shí)感覺(jué)藍(lán)。各種視素都有一定的明亮度，每一種顏色不僅影響其本身視素的活動(dòng)，也影響黑-白視素的活動(dòng)。1.3.4顏色視覺(jué)理論(2)赫林的“對(duì)立”顏色學(xué)說(shuō)611.3.4顏色視覺(jué)理論三對(duì)視素的代謝作用如圖所示，圖中x-x線上/下分別表示破壞/建設(shè)作用；曲線a是白-黑視素的代謝作用，曲線b是黃-藍(lán)視素的代謝作用，曲線c是紅-綠視素的代謝作用。曲線a的形狀表明光譜色的明度成分在黃綠處最高。三種視素對(duì)立過(guò)程的組合產(chǎn)生各種顏色感覺(jué)和各種顏色混合現(xiàn)象，四色說(shuō)能很好地解釋色盲現(xiàn)象，但對(duì)三原色能混合出各種顏色現(xiàn)象沒(méi)有給予說(shuō)明，而這正是近代色度學(xué)的基礎(chǔ)。1.3.4顏色視覺(jué)理論三對(duì)視素的代謝作用621.3.4顏色視覺(jué)理論(3)顏色視覺(jué)理論的發(fā)展“階段”學(xué)說(shuō)：顏色視覺(jué)過(guò)程分成幾個(gè)階段：第一階段是在視網(wǎng)膜內(nèi)有三種獨(dú)立的錐體感色物質(zhì)(R,G,B),它們有選擇地吸收光譜不同波長(zhǎng)的輻射，同時(shí)每一物質(zhì)又可單獨(dú)產(chǎn)生白和黑的反應(yīng)，強(qiáng)光下產(chǎn)生白的反應(yīng)，無(wú)刺激時(shí)是黑的反應(yīng)。第二階段是在興奮由錐體細(xì)胞向視覺(jué)中樞的傳導(dǎo)過(guò)程中，三種反應(yīng)重新組合，形成三對(duì)對(duì)立性的神經(jīng)反應(yīng)：紅-綠，黃-藍(lán)，白-黑?！半A段學(xué)說(shuō)”統(tǒng)一了兩個(gè)古老/對(duì)立的學(xué)說(shuō)，能夠解釋顏色視覺(jué)現(xiàn)象1.3.4顏色視覺(jué)理論(3)顏色視覺(jué)理論的發(fā)展第二階段63第1章輻射度量、光度量基礎(chǔ)輻射度量是用能量單位描述輻射能的客觀物理量,輻射度量是輻射能本身的客觀度量，是純粹的物理量。光度量是光輻射能為平均人眼接受所引起的視覺(jué)刺激大小的度量,即是具有平均人眼視覺(jué)響應(yīng)特性的人眼所接收到的輻射量的度量,包括了生理學(xué)、心理學(xué)的概念在內(nèi)。輻射度量和光度量都可定量地描述輻射能強(qiáng)度。第1章輻射度量、光度量基礎(chǔ)輻射度量是用能量單位描述輻射能64dsrdddo1.1輻射度量立體角立體角Ω是描述輻射能向空間發(fā)射、傳輸或被某一表面接收時(shí)的發(fā)散或會(huì)聚的角度，定義為：以錐體的基點(diǎn)為球心作一球表面，錐體在球表面上所截取部分的表面積dS和球半徑r平方之比式中，為天頂角；為方位角；d

d分別為其增量。立體角單位是球面度(sr)。dsrdddo1.1輻射度量立體角651.1輻射度量(1)輻射能(Q):簡(jiǎn)稱(chēng)輻能，描述以輻射的形式發(fā)射、傳輸或接收的能量，單位焦耳(J)。(2)輻能密度(w,單位J/m-3

)(3)輻射通量(,P,單位W):以輻射形式發(fā)射、傳輸或接收的功率，用以描述輻能的時(shí)間特性。實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于連續(xù)輻射體或接收體，以單位時(shí)間內(nèi)的輻射能，即輻射通量表示。1.1輻射度量(1)輻射能(Q):簡(jiǎn)稱(chēng)輻能，描述以輻射661.1輻射度量(4)輻射強(qiáng)度(I，單位Wsr-1):在給定傳輸方向上的單位立體角內(nèi)光源發(fā)出的輻射通量，即輻射強(qiáng)度描述了光源輻射的方向特性。點(diǎn)光源~擴(kuò)展源:光源發(fā)光部分的尺寸比起其實(shí)際輻射傳輸距離小得多時(shí)，把其近似認(rèn)為是一個(gè)點(diǎn)光源，在輻射傳輸計(jì)算和測(cè)量上不會(huì)引起明顯的誤差。點(diǎn)光源向空間輻射球面波。對(duì)點(diǎn)光源的輻射強(qiáng)度描述1.1輻射度量(4)輻射強(qiáng)度(I，單位Wsr-1):在671.1輻射度量(5)輻亮度(L，單位Wm-2sr-1):光源在垂直其輻射傳輸方向上單位表面積單位立體角內(nèi)發(fā)出的輻射通量，光源微面元輻強(qiáng)度特性輻亮度在光輻射的傳輸和測(cè)量中具有重要的作用。例如，描述螺旋燈絲白熾燈時(shí)，由于描述燈絲每一局部表面(燈絲、燈絲之間的空隙)的發(fā)射特性常常是沒(méi)有實(shí)用意義的，而把它作為一個(gè)整體，即一個(gè)點(diǎn)光源，描述在給定觀測(cè)方向上的輻射強(qiáng)度；而在描述天空輻射特性時(shí)，希望知道其各部分的輻射特性，則用輻亮度可描述天空各部分輻亮度分布的特性。1.1輻射度量(5)輻亮度(L，單位Wm-2sr-1)681.1輻射度量(6)輻射出射度(M，單位Ｗm-2):離開(kāi)光源表面單位面元的輻射通量面元所對(duì)應(yīng)的立體角是輻射的整個(gè)半球空間。平面與球面輻射出射度的表面積。(7)輻照度(E，單位Ｗm-2):單位面元被照射的輻射通量輻照度和輻射出射度具有相同的定義方程和單位，但卻分別用來(lái)描述微面元發(fā)射和接收輻射通量的特性。1.1輻射度量(6)輻射出射度(M，單位Ｗm-2):691.1輻射度量(8)吸收比(率)、反射比、透射比由于輻射度量也是波長(zhǎng)的函數(shù)，當(dāng)描述光譜輻射量時(shí)，可在相應(yīng)名稱(chēng)前加“光譜”，并在相應(yīng)的符號(hào)上加波長(zhǎng)的符號(hào)“”作為下標(biāo)，例如光譜輻射通量記為或()，等等。irsa1.1輻射度量(8)吸收比(率)、反射比、透射比ir701.1光譜輻射度量1.1光譜輻射度量711.2光度量人眼的視見(jiàn)函數(shù)光通量V和輻射通量e可通過(guò)人眼視覺(jué)特性進(jìn)行轉(zhuǎn)換

V()是CIE推薦的平均人眼光譜光視效率(或稱(chēng)視見(jiàn)函數(shù))。對(duì)于明視覺(jué)，對(duì)應(yīng)為輻射通量e(555)與某波長(zhǎng)能對(duì)平均人眼產(chǎn)生相同光視刺激的輻射通量e()的比值。Km是最大光譜光視效能(常數(shù)),明視覺(jué)Km=683lm/W。暗視覺(jué)Km=1725lm/W。1.2光度量人眼的視見(jiàn)函數(shù)V()是CIE推薦的平均人眼光721.2光度量人眼的光視效能K（lm/W）

視見(jiàn)函數(shù)，光視效率1.2光度量人眼的光視效能K（lm/W）視見(jiàn)函數(shù)，光視效73常見(jiàn)光源的光視效能光源類(lèi)型光視效能(lm/W)光源類(lèi)型光視效能(lm/W)鎢絲燈(真空)8~9.2日光燈27~41鎢絲燈(充氣)9.2~21高壓水銀燈34~45石英鹵鎢燈30超高壓水銀燈40~47.5氣體放電管16~30鈉光燈60節(jié)能燈原理：1）光視效能高 2）光學(xué)聚光能力強(qiáng)常見(jiàn)光源的光視效能光源類(lèi)型光視效能(lm/W)光源類(lèi)型光視效741.2光度量(1)光能(QV，單位流明秒lm·s)(2)光能密度(wv,單位lm·s

/m-3

)(3)光通量(v,

單位流明lm)(4)發(fā)光強(qiáng)度(Iv,單位坎德拉,cd,lm·sr-1)(5)亮度(Lv,單位cd·m-2):(6)光出射度(Mv,lm·m-2)(7)照度(Ev,lm·m-2)1.2光度量(1)光能(QV，單位流明秒lm·s)75中間視覺(jué)式中，0x1;Vmes(,x)是中間視覺(jué)狀態(tài)下的光視效率函數(shù)；V()和V()分別是明和暗視覺(jué)光視效率；M(x)是歸一化函數(shù)。(b)標(biāo)準(zhǔn)LED和優(yōu)化的LED(a)HPS路燈和MH路燈標(biāo)準(zhǔn)LED光源：德士達(dá)DST110W優(yōu)化LED光源：自Lemnis公司常用路燈：飛利浦公司高壓鈉燈(HPS)和金屬鹵化燈(MH)。應(yīng)用舉例中間視覺(jué)式中，0x1;Vmes(,x)是中間視76中間視覺(jué)兩種視覺(jué)狀態(tài)路燈的光視效率路燈環(huán)境照明(cd/m2)x中間視覺(jué)光視效率(lm/W)明視覺(jué)光視效率(lm/W)LED-10.030.230131.292.2LED-20.292273.8113.7HPS0.14175.9112.0MH0.224121.592.0LED-10.10.398122.792.2LED-20.440240.3113.7HPS0.34884.6112.0MH0.394115.092.0LED-10.30.540140.592.2LED-20.569211.1113.7HPS0.50591.2112.0MH0.534109.792.0中間視覺(jué)兩種視覺(jué)狀態(tài)路燈的光視效率路燈環(huán)境照明x中間視覺(jué)771.3人眼視覺(jué)特性人眼在光度量和色度學(xué)評(píng)價(jià)中起著極為重要的作用。研究人眼的視覺(jué)特性是正確地進(jìn)行各種光度/色度測(cè)量的基礎(chǔ)，也是各種光度或色度儀器設(shè)計(jì)的依據(jù)。錐體細(xì)胞和桿體細(xì)胞顏色是人眼明視覺(jué)的主觀感覺(jué)。顏色可分為彩色和非彩色。非彩色指白/黑色和各種深淺不同的灰色系列，稱(chēng)為白黑系列彩色指白黑系列以外的各種顏色1.3人眼視覺(jué)特性人眼在光度量和色度學(xué)評(píng)價(jià)中781.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(1)成像功能人眼類(lèi)似于一個(gè)自動(dòng)調(diào)焦的成像系統(tǒng)。人眼簡(jiǎn)化眼模型的主要參數(shù)折射率n1.33物方焦距f-17.1mm折射面半徑R5.7mm像方焦距f’22.8mm焦度58.48屈光度網(wǎng)膜曲率半徑r9.7mm1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(1)成像功能人眼簡(jiǎn)化眼模型的791.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(2)視覺(jué)的適應(yīng)人眼能在一個(gè)相當(dāng)大(約10個(gè)數(shù)量級(jí))的范圍內(nèi)適應(yīng)視場(chǎng)亮度。隨著外界視場(chǎng)亮度的變化，人眼視覺(jué)響應(yīng)可分為三類(lèi)：明視覺(jué)響應(yīng)：當(dāng)人眼適應(yīng)大于或等于3cd/m2的視場(chǎng)亮度后，視覺(jué)由錐體細(xì)胞起作用。暗視覺(jué)響應(yīng)：當(dāng)人眼適應(yīng)小于或等于3×10-5cd/m2視場(chǎng)亮度之后，視覺(jué)只由桿體細(xì)胞起作用。由于桿體細(xì)胞沒(méi)有顏色分辨能力，故夜間人眼觀察景物呈灰白色。中介視覺(jué)響應(yīng)：隨著視場(chǎng)亮度從3cd/m2降至3×10-5cd/m2，人眼逐漸由錐體細(xì)胞的明視覺(jué)響應(yīng)轉(zhuǎn)向桿體細(xì)胞的暗視覺(jué)響應(yīng)。1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(2)視覺(jué)的適應(yīng)801.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(2)視覺(jué)的適應(yīng)當(dāng)視場(chǎng)亮度發(fā)生突變時(shí)，人眼要穩(wěn)定到突變后的正常視覺(jué)狀態(tài)需經(jīng)歷一段時(shí)間，這種特性稱(chēng)為‘適應(yīng)’，適應(yīng)主要包括明暗適應(yīng)和色彩適應(yīng)二種。適應(yīng)由兩個(gè)方面來(lái)調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)瞳孔的大小，改變進(jìn)入人眼的光通量。眼瞳大小是隨視場(chǎng)亮度而自動(dòng)調(diào)節(jié)的。視細(xì)胞感光機(jī)制的適應(yīng)。桿體細(xì)胞內(nèi)有一種紫紅色的感光化學(xué)物質(zhì)——視紫紅質(zhì)。人眼的明暗視覺(jué)適應(yīng)分為亮適應(yīng)和暗適應(yīng)。對(duì)視場(chǎng)亮度由暗突然到亮的適應(yīng)稱(chēng)為亮適應(yīng)，大約需要2~3分鐘；對(duì)視場(chǎng)亮度由亮突然到暗的適應(yīng)稱(chēng)為暗適應(yīng)，通常需要45分鐘，充分暗適應(yīng)則需要1個(gè)多小時(shí)。1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(2)視覺(jué)的適應(yīng)811.3.1人眼黑白視覺(jué)特性不同視場(chǎng)亮度一人眼瞳孔直徑和面積適應(yīng)視場(chǎng)亮度(cd/m2)瞳孔直徑(mm)瞳孔面積(mm2)視網(wǎng)膜上照度(lx)10-58.1752.22.2×10-610-37.8047.82.0×10-410-27.4443.41.8×10-310-16.7235.41.5×10-215.6625.11.0×10-1104.3214.60.61023.047.253.01032.324.2317.62×1042.243.94109.91.3.1人眼黑白視覺(jué)特性不同視場(chǎng)亮度一人眼瞳孔直徑和面積82三度學(xué)第1章-課件831.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(3)人眼的絕對(duì)視覺(jué)閾在充分暗適應(yīng)的狀態(tài)下，全黑視場(chǎng)中人眼感覺(jué)到的最小光刺激值，稱(chēng)為人眼的絕對(duì)視覺(jué)閾。以入射到人眼瞳孔上最小照度值表示時(shí)，人眼的絕對(duì)視覺(jué)閾值在10-9lx數(shù)量級(jí)。以量子閾值表示時(shí)，最小可探測(cè)的視覺(jué)刺激是58~145個(gè)藍(lán)綠光(波長(zhǎng)為0.51m)的光子轟擊角膜引起的，據(jù)估算，這一刺激只有5~14個(gè)光子實(shí)際到達(dá)并作用于視網(wǎng)膜上。對(duì)于點(diǎn)光源天文學(xué)家認(rèn)為正常視力的眼睛能看到六等星，其在眼睛上形成的照度近似為8.5×10-9lx。實(shí)驗(yàn)室“人工星點(diǎn)”測(cè)定的視覺(jué)閾值約為2.44×10-9lx。對(duì)具有一定大小的光源(張角小于10')，自身發(fā)光或被照明的圓形目標(biāo)，在瞳孔上的照度閾值與張角無(wú)關(guān)，并等于5×10-9

lx。1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(3)人眼的絕對(duì)視覺(jué)閾841.3.1人眼黑白視覺(jué)特性在一定的背景亮度Lb條件下(10-9~1cd/m2)，人眼能夠觀察到的最小照度Emin約為

當(dāng)Lb

>16.4cd/m2后將產(chǎn)生眩目現(xiàn)象，絕對(duì)視覺(jué)閾值迅速提高。實(shí)驗(yàn)表明，眩目亮度L0與像場(chǎng)亮度L(cd/m2)之間有

由此可說(shuō)明為何100W的燈在白天陽(yáng)下不感眩目，但在暗室將產(chǎn)生眩目效應(yīng)。1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性在一定的背景亮度Lb條件下(10851.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(4)人眼的閾值對(duì)比度人眼的視覺(jué)探測(cè)是在一定背景中把目標(biāo)鑒別出來(lái)。人眼的視覺(jué)敏銳程度與背景的亮度及目標(biāo)在背景中的襯度有關(guān)。目標(biāo)的襯度以對(duì)比度C來(lái)表示式中,LT和LB分別為目標(biāo)和背景的亮度。有時(shí)也將C的倒數(shù)稱(chēng)為反襯靈敏度。把人眼視覺(jué)在一定背景亮度下可探測(cè)的最小襯度對(duì)比度稱(chēng)為閾值對(duì)比度，或稱(chēng)亮度差靈敏度。1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(4)人眼的閾值對(duì)比度861.3.1人眼黑白視覺(jué)特性實(shí)驗(yàn)表明：人眼視覺(jué)特性與視場(chǎng)亮度、景物對(duì)比度和目標(biāo)大小等參數(shù)相關(guān)。通常背景亮度LB、對(duì)比度C和人眼所能探測(cè)的目標(biāo)張角之間具有下述關(guān)系(Wald定律)

式中,x值在0~2之間變化。1946年Blackwell閾值對(duì)比度實(shí)驗(yàn)當(dāng)觀察亮度不同的兩個(gè)面時(shí)，亮度很低就察覺(jué)不出差別。如果兩個(gè)面的亮度按比例提高,并維持其C值不變,則一定亮度后有可能察覺(jué)在2×10-3cd/m2附近的間斷點(diǎn)表明明/暗視覺(jué)的轉(zhuǎn)折。1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性實(shí)驗(yàn)表明：人眼871.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(5)人眼的分辨力人眼能區(qū)別兩發(fā)光點(diǎn)的最小角距離稱(chēng)為極限分辨角，其倒數(shù)則為眼睛的分辨力，或稱(chēng)為視覺(jué)銳度。集中于人眼視網(wǎng)膜中央凹的錐體細(xì)胞具有較小的直徑，且每個(gè)錐體細(xì)胞都具有單獨(dú)向大腦傳遞信號(hào)的能力。桿體細(xì)胞的分布密度較稀，且成群地聯(lián)系于公共神經(jīng)的末稍，故人眼中央凹處的分辨本領(lǐng)比視網(wǎng)膜邊緣處高，故人眼在觀察物體時(shí)，總是在不斷地運(yùn)動(dòng)以促使各個(gè)被觀察的物體依次地落在中央凹處，使被觀察物體看得最清楚。在較好的照明條件下，眼睛的極限分辨角的平均值在1′1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(5)人眼的分辨力881.3.1人眼黑白視覺(jué)特性眼睛的分辨力除與眼睛的構(gòu)造有關(guān)外,還與目標(biāo)的亮度、形狀及景物對(duì)比度等有關(guān)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的人眼極限分辨角(白光且觀察時(shí)間不受限制條件下,雙目觀察白色背景上具有不同對(duì)比度且?guī)в蟹叫稳笨诘暮诃h(huán))。對(duì)比度c(%)白背景的亮度L(cd/m2)4.46×10-43.37×10-30.03410.06340.1510.3441.0693.43892.976.239.428.415.59.66.32.981.77182333448.8111824403.03.75.27.61425292.22.53.85.19.51619281.62.02.73.46.38.81226361.41.52.32.85.18.08.421301.21.41.92.23.96.27.217221.01.21.61.73.04.95.412141.3.1人眼黑白視覺(jué)特性眼睛的分辨力除與891.3.1人眼黑白視覺(jué)特性人眼的分辨角

可按以下經(jīng)驗(yàn)公式估算式中,d為瞳孔直徑(mm)。人眼的分辨角隨照度的變化照度(lx)分辨角()照度(lx)分辨角()0.00010.00050.0010.0050.010.050.1503017119430.51510100500100021.51.20.90.80.70.71.3.1人眼黑白視覺(jué)特性人眼的分辨角可按以下經(jīng)驗(yàn)公式901.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(6)人眼對(duì)間斷光的響應(yīng)人們觀察周期性波動(dòng)光刺激時(shí)，對(duì)波動(dòng)頻率較低的光，可明顯感到光亮閃動(dòng)；頻率增高，產(chǎn)生閃爍感；進(jìn)－步增高頻率，閃爍感消失，波動(dòng)光被看成是恒定光。周期性波動(dòng)光在主觀上不引起閃爍感時(shí)的最低頻率叫做臨界閃爍頻率。臨界閃爍頻率與波動(dòng)光的亮度(或人眼視網(wǎng)膜上的照度)、波動(dòng)光的波形以及振幅有關(guān)。在亮度較低時(shí)，臨界閃爍頻率還與顏色有關(guān)。1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(6)人眼對(duì)間斷光的響應(yīng)911.3.1人眼黑白視覺(jué)特性當(dāng)視網(wǎng)膜上的照度較低時(shí),不同顏色對(duì)臨界閃爍頻率影響較大,藍(lán)光的臨界閃爍頻率最高,紅光的臨界閃爍頻率最低當(dāng)照度大于1.2×10-2lx時(shí)，臨界閃爍頻率與顏色無(wú)關(guān)；視網(wǎng)膜上的照度與臨界閃爍頻率在很大的范圍內(nèi)呈線性關(guān)系,隨著視網(wǎng)膜上照度的增大，臨界閃爍頻率也不斷增大。在觀看電影時(shí)，當(dāng)屏幕的亮度小于20cd/m2時(shí)，在每秒18幀的頻率下,人眼不能察覺(jué)閃爍；而當(dāng)屏幕亮度增加到200cd/m2時(shí)，人眼便能感覺(jué)閃爍現(xiàn)象。人眼最大臨界閃爍頻率≤50Hz。常見(jiàn)的光電探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于人眼。對(duì)于頻率大于臨界閃爍頻率的周期性光刺激，人眼感覺(jué)的恒定光亮度L1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性當(dāng)視網(wǎng)膜上的照度較低時(shí),不同顏921.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(7)視覺(jué)系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)人眼的分辨力表征了眼睛分辨兩點(diǎn)或兩線的能力，但仍有較大的局限性。為了更全面地實(shí)現(xiàn)對(duì)人眼圖像傳遞和復(fù)現(xiàn)性能評(píng)價(jià)，可引用光學(xué)調(diào)制傳遞函數(shù)的概念，A為分離視網(wǎng)膜中央凹處；B為角膜加晶狀體；C為網(wǎng)膜加處理系統(tǒng)(視神經(jīng)、大腦)D為處理系統(tǒng)(視神經(jīng)加大腦)1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(7)視覺(jué)系統(tǒng)的調(diào)制傳遞函數(shù)(931.3.1人眼黑白視覺(jué)特性1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性941.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(8)色差靈敏度人眼能恰好分辨色度差異的能力叫做色差靈敏度，人眼剛能分辨光線顏色變化時(shí)波長(zhǎng)改變量稱(chēng)為色差閾值。色差閾值隨在光譜帶的位置有所不同。1.3.1人眼黑白視覺(jué)特性(8)色差靈敏度951.4朗伯輻射體及其輻射特性

反射

方向性漫反射和朗伯輻射體各方向的(輻)亮度不變某些自身發(fā)射輻射的輻射源，其輻亮度與方向無(wú)關(guān)，即輻射源各方向的輻亮度不變，這類(lèi)輻射源稱(chēng)為朗伯輻射體。絕對(duì)黑體和理想漫反射體是兩種典型的朗伯體。在實(shí)際問(wèn)題的分析中，常采用朗伯體作為理想的模型。1.4朗伯輻射體及其輻射特性反射漫961.4.2朗伯體輻射出射度與輻亮度的關(guān)系設(shè)朗伯微面元dS亮度為L(zhǎng)，則輻射到dA上的輻射通量為在半球內(nèi)發(fā)射的總通量P為按照出射度的定義得對(duì)于輻射場(chǎng)中反射率為

的朗伯漫反射體(

=1為理想漫反射體),不論輻射從何方向入射,它除吸收(1-

)入射輻射通量外,其它全部按朗伯余弦定律反射出去。即M=E，故1.4.2朗伯體輻射出射度與輻亮度的關(guān)系設(shè)971.5幾種典型光輻射量的計(jì)算公式

1.5.1點(diǎn)源對(duì)微面元的照度設(shè)受照微面元dA距點(diǎn)源O的距離為l，其平面法線n與輻射方向夾角為，dA對(duì)點(diǎn)源O所張立體角為若點(diǎn)源在該方向的輻射強(qiáng)度為I，則向立體角d發(fā)射的通量dP為如果不考慮能量傳播損失，則微面元照度為OlndAdAcosd圖1-25點(diǎn)源對(duì)微面元的照度即點(diǎn)源對(duì)微面元的照度與點(diǎn)源的發(fā)光強(qiáng)度成正比，與距離平方成反比，并與面元對(duì)輻射方向的傾角有關(guān)。──距離平方反比定律。1.5幾種典型光輻射量的計(jì)算公式

1.5.1點(diǎn)源對(duì)微面元981.5.2點(diǎn)源向圓盤(pán)發(fā)射的輻射通量點(diǎn)源O發(fā)出光輻射，距點(diǎn)源l0處有一與輻射方向垂直半徑為R的圓盤(pán)(圓盤(pán)輻照度不均勻),圓盤(pán)微元dA接收輻射通量為由于,對(duì)和積分，得l0lddAdOR當(dāng)圓盤(pán)距點(diǎn)源足夠遠(yuǎn)時(shí)，即l0R，則

用于計(jì)算距點(diǎn)源一定距離的光學(xué)系統(tǒng)或接收器接收的輻射通量。1.5.2點(diǎn)源向圓盤(pán)發(fā)射的輻射通量點(diǎn)源O發(fā)出光991.5.3面輻射在微面元上的輻照度設(shè)A為面輻射源，Q為受照面，n1為微面元dA的法線，與輻射方向夾角為，n2為Q平面O點(diǎn)處的法線，與入射輻射方向的夾角為，dA到O點(diǎn)的距離為l。面源A上微面元dA對(duì)O點(diǎn)的輻照度dE。

QOn2n1dAdAl式中，I為面元dA在方向上的發(fā)光強(qiáng)度，與該方向上發(fā)光亮度L間有關(guān)系，因此，1.5.3面輻射在微面元上的輻照度設(shè)A為面1001.5.3面輻射在微面元上的輻照度面輻射源A對(duì)O點(diǎn)處微面元所形成的照度值E，得

一般情況下，面輻射源在各個(gè)方向上的亮度是不等的，但對(duì)各方向亮度相等的朗伯輻射源簡(jiǎn)化為

式中,是立體角d在Q平面的投影。立體角投影定律1.5.3面輻射在微面元上的輻照度面輻射源1011.5.4朗伯輻射體產(chǎn)生的輻照度朗伯?dāng)U展源為半徑R的圓盤(pán)A，取圓環(huán)狀面元dA1=rdrd，由于

=，環(huán)狀面元輻射在距圓盤(pán)為l0的某點(diǎn)Ad處的輻照度為

由幾何關(guān)系得ARAdrdA1l0n01.5.4朗伯輻射體產(chǎn)生的輻照度朗伯?dāng)U展源1021.5.4朗伯輻射體產(chǎn)生的輻照度擴(kuò)展源近似為點(diǎn)源的條件

相對(duì)誤差：如果R/l01/10，即當(dāng)l0>10R或0≤5.7°時(shí)，相對(duì)誤差<1%。物理意義：目標(biāo)點(diǎn)與圓盤(pán)朗伯輻射體的距離大于10倍圓盤(pán)半徑時(shí)，按點(diǎn)源測(cè)量的輻照度相對(duì)誤差小于1%。1.5.4朗伯輻射體產(chǎn)生的輻照度擴(kuò)展源近似為點(diǎn)源的條件1031.5.5成像系統(tǒng)像平面的輻照度物空間亮度L0的微面元ds0經(jīng)過(guò)成像物鏡成像在像空間ds1微面元上，確定ds1上的照度。微面元向透鏡口徑D所張立體角發(fā)射的輻射通量為其中，u0為物點(diǎn)對(duì)成像系統(tǒng)的張角。ds0ds1u0u1L0EflDDn1n0ld經(jīng)過(guò)透過(guò)率的成像物鏡后照射在微面元ds1上的照度為1.5.5成像系統(tǒng)像平面的輻照度物空間亮度L1041.5.5成像系統(tǒng)像平面的輻照度利用光學(xué)的拉-亥不變式

一般光電成像系統(tǒng)，由于n0=n11，且光瞳放大率p=D/D=1，其中D和D為物鏡物方和像方孔徑。于是

l>>f

1.5.5成像系統(tǒng)像平面的輻照度利用光學(xué)的拉-亥不變式105例已知太陽(yáng)輻亮度L0等于2×107Ｗ/m2/sr，太陽(yáng)的半徑r0等于6.957×108m，地球的半徑re為6.374×106m，太陽(yáng)到地球的年平均距離l為1.496×1011m，求太陽(yáng)的輻射出射度M0、輻射強(qiáng)度I0、輻射通量Φ0以及地球接收的輻射通量Φe、地球大氣層邊沿的輻照度Ee。解:太陽(yáng)可假定為朗伯光源，則太陽(yáng)的輻射出射度M0=L0=6.2832107(W/m2)若認(rèn)為太陽(yáng)是一均勻發(fā)光體，則太陽(yáng)的輻射通量

0=4R2M0=3.8211026(W)太陽(yáng)的輻射強(qiáng)度:I0=0/4=3.0411025(W/sr)地球?qū)μ?yáng)的立體角：=re2/l2=5.70310-9(sr)即地球只接收了太陽(yáng)總輻射能的5.7×10-9/4=4.54×10-10。地球接收到的太陽(yáng)的輻射通量:Φe=I0=1.7341017(W)地球大氣層邊沿的輻照度:Ee=I0/l2=1358.79(W/m2)例已知太陽(yáng)輻亮度L0等于2×107Ｗ/m2/sr，太陽(yáng)的1061.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性

(1)彩色的特性及其表示明度：人眼對(duì)物體的明暗感覺(jué)。發(fā)光物體的亮度越高,則明度越高；非發(fā)光物體反射比越高，明度越高。色調(diào)：區(qū)分彩色的特性,即紅/黃/綠/藍(lán)/紫等。不同波長(zhǎng)的單色光具有不同的色調(diào)。發(fā)光物體的色調(diào)決定于它的光輻射的光譜組成。非發(fā)光物體的色調(diào)決定于照明光源的光譜組成和物體本身的光譜反射(透射)的特性。飽和度：指彩色的純潔性?？梢?jiàn)光譜的單色光是最飽和的彩色。彩色飽和度決定于物體反射(透射)特性。如果物體反射光的光譜帶很窄，則飽和度就高。1.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性(1)彩色的特性及其表示色1071.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性1.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性1081.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性

(2)視網(wǎng)膜的顏色區(qū)

視網(wǎng)膜中央視覺(jué)主要是錐體細(xì)胞,邊緣視覺(jué)則主要是桿體細(xì)胞。具有正常顏色視覺(jué)的視網(wǎng)膜中央能分辨各種顏色,由中央向邊緣過(guò)渡,顏色分辯能力逐漸減弱,直到對(duì)顏色感覺(jué)消失。與中央?yún)^(qū)相鄰的外周區(qū)先喪失紅色和綠色的感受性,再向外部對(duì)黃色和藍(lán)色的感受也喪失,成為全色盲區(qū)。在同一光亮下，白色視野范圍最大，其次為黃藍(lán)色,紅綠色視野最小。當(dāng)觀察大于4視場(chǎng)時(shí)，在視線正中會(huì)看到一個(gè)由中央黃色素造成略帶紅色的圓斑，稱(chēng)為麥克斯韋爾圓斑。1.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性(2)視網(wǎng)膜的顏色區(qū)1091.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性

(3)顏色恒常性外界條件變化后，人們的色知覺(jué)仍然保持相對(duì)不變，這種現(xiàn)象稱(chēng)為顏色恒常性。物體表面的顏色取決于物體表面的物理屬性，物理屬性在照度發(fā)生變化時(shí)并不改變。赫林的記憶色概念：最常見(jiàn)物體的顏色給人們的記憶以深刻的印象，這個(gè)顏色變成了印象的固定特征，一切人們經(jīng)驗(yàn)所知的東西都是通過(guò)記憶顏色的眼睛去觀察，顏色恒常性是與物體的物理屬性以及記憶色有一定的關(guān)系。物體顏色既決定于光線在物體表面的反射和吸收,也受光源條件影響。在一定條件下,顏色恒常性可受到破壞而發(fā)生很大變化。顏色恒常性現(xiàn)象目前尚不能全面地解釋清楚。1.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性(3)顏色恒常性物體表面的1101.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性

(4)色對(duì)比顏色視覺(jué)還受到被觀察物體周?chē)h(huán)境以及觀察者眼睛在觀察前觀看過(guò)其它顏色歷史的影響。

如果將兩種顏色按適當(dāng)比例相混合后，能產(chǎn)生灰色，則稱(chēng)這兩種顏色互為補(bǔ)色。例如紅和綠、藍(lán)和黃都是互補(bǔ)色。視場(chǎng)中相鄰區(qū)域不同顏色的相互影響叫做顏色對(duì)比，包括明度對(duì)比、色調(diào)對(duì)比和飽和度對(duì)比。一塊灰色紙片放在白色背景上看起來(lái)發(fā)暗，而放在黑色背景上看起來(lái)發(fā)亮，這種當(dāng)明暗不同的物體并置于視場(chǎng)中會(huì)感到明暗差異增強(qiáng)的現(xiàn)象稱(chēng)為明度對(duì)比。1.3.3人眼的顏色視覺(jué)特性(4)色對(duì)比111馬赫帶(MarchBand)側(cè)抑制特性(LateralInhibition)馬赫帶(MarchBand)側(cè)抑制特性(LateralI1