《電氣照明第二章視覺與顏色》55

第二章視覺與顏色1、人眼與視覺2、視覺特性3、顏色4、顏色顯色當前第1頁\共有55頁\編于星期五\22點第二章視覺與顏色當前第2頁\共有55頁\編于星期五\22點1

人眼與視覺一、人眼的構(gòu)造

1－透膜變圓2－視網(wǎng)膜3－鞏膜4－中央凹5－盲點6－視神經(jīng)7－睫狀體8－透膜變平9－虹膜張開10－瞳孔11－虹膜收縮12－角膜圖2-1

眼睛的構(gòu)造當前第3頁\共有55頁\編于星期五\22點1

人眼與視覺二、人眼的視覺

錐狀細胞：錐狀神經(jīng)的功能是在晝間看物體，而且可看到顏色。柱狀細胞：柱狀神經(jīng)在黃昏下活躍，在夜視起作用，但不能感知顏色。視覺產(chǎn)生：在柱狀細胞和錐狀細胞里都含有一種感光物質(zhì)，當光線照到視網(wǎng)膜上時，感光物質(zhì)粉刷化學(xué)變化，刺激神經(jīng)細胞，最后由神經(jīng)傳到大腦，產(chǎn)生視覺。圖2-2

視網(wǎng)膜當前第4頁\共有55頁\編于星期五\22點光射入人眼落到視網(wǎng)膜上，產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，刺激視神經(jīng)而形成視覺當前第5頁\共有55頁\編于星期五\22點立體感強中弱當前第6頁\共有55頁\編于星期五\22點2:1顯著的效果5:1低戲劇性效果15:1戲劇性的效果*30:1生動的效果*50:1非常生動的效果重點照明系數(shù)(AF)=聚光的照度基礎(chǔ)照明的照度1

人眼與視覺當前第7頁\共有55頁\編于星期五\22點一、視覺明視覺

亮度超過10cd/m2，錐狀細胞參與視覺工作，這種視覺狀態(tài)為明視覺。暗視覺

亮度在10-6~10-2cd/m2時，柱狀細胞參與視覺工作，這種視覺狀態(tài)為暗視覺。中介視覺亮度在10-2~10cd/m2時，柱狀細胞、錐狀細胞同時參與視覺工作，這種視覺狀態(tài)為中介視覺。2

視覺特性當前第8頁\共有55頁\編于星期五\22點555nm－錐狀細胞最大靈敏度波長507nm－柱狀細胞最大靈敏度波長V(λ)為明視覺的光譜光視效率曲線

V’(λ)為暗視覺的光譜光視效率曲線圖2-3CIE光度標準觀察者光譜光效率注：CIE為法文縮寫，國際照明委員會二、光譜靈敏度2

視覺特性當前第9頁\共有55頁\編于星期五\22點2

視覺特性三、視覺閾限

能引起光感覺的最低限度的亮度稱為視覺的“絕對閾限”。對于在人眼中長時間出現(xiàn)的大目標，視覺閾限亮度為10-6cd/m2

視覺可以忍受的亮度上限為106cd/m2。絕對閾限的倒數(shù)稱為視覺的“絕對感受性”。人眼的絕對感受性是很大的。當前第10頁\共有55頁\編于星期五\22點2

視覺特性

視覺閾限的影響因素①與目標物大小有關(guān)

目標物大小用目標物對眼睛所張的角度表示，稱為視角。

當視角超過30o時，亮度閾限不再降低。

圖2-4亮度閾限與視角的關(guān)系當前第11頁\共有55頁\編于星期五\22點2

視覺特性②與目標物發(fā)出的顏色有關(guān)在相同視角下，對波長較長的光：紅、黃光，其亮度閾限就高；對波長較短的光：藍光，亮度閾限值要低些。在暗視覺條件下，光譜光效率向短波方向偏移。當前第12頁\共有55頁\編于星期五\22點2

視覺特性

③與觀察時間有關(guān)

不超過0.1s，而目標物較小，視角不超過1o，則目標物呈現(xiàn)時間越短，亮度閾限就越高；呈現(xiàn)時間越長，亮度閾限值就越低。作用時間超過0.2s時，視覺閾限就與時間無關(guān)了。當前第13頁\共有55頁\編于星期五\22點四、視覺適應(yīng)明適應(yīng)：視覺系統(tǒng)適應(yīng)高于幾個cd/m2亮度變化過程及終極狀態(tài)。發(fā)生在由暗處到亮處，需幾十秒。2視覺特性圖2-5明適應(yīng)與暗適應(yīng)當前第14頁\共有55頁\編于星期五\22點暗適應(yīng)：視覺系統(tǒng)適應(yīng)低于百分之幾cd/m2亮度變化過程及終極狀態(tài)。從亮處到黑處視覺閾限下降過程，所需過渡時間較長，30min。

2視覺特性圖2-5明適應(yīng)與暗適應(yīng)錐狀視覺適應(yīng)過程柱狀視覺適應(yīng)過程當前第15頁\共有55頁\編于星期五\22點應(yīng)用在照明設(shè)計中，尤其是隧道的照明設(shè)計，應(yīng)考慮暗適應(yīng)因素，即在隧道入口的一段距離內(nèi)應(yīng)有過渡照明，也即隧道入口處亮度應(yīng)高些，然后逐漸降低亮度，使司機有個適應(yīng)過程。2視覺特性圖2-5明適應(yīng)與暗適應(yīng)錐狀視覺適應(yīng)過程柱狀視覺適應(yīng)過程當前第16頁\共有55頁\編于星期五\22點當前第17頁\共有55頁\編于星期五\22點五、視力

視力的定性含義是指眼睛辨認物體輪廓和細節(jié)的能力。視力定量含義是指人眼能夠區(qū)別兩個相鄰物體最小張角D的倒數(shù)。國際眼科學(xué)會于1909年規(guī)定用白底黑色蘭道爾環(huán)作為檢查視力的標準視環(huán)。2視覺特性圖2-6蘭道爾環(huán)D=1.5mm，α=1'，視力為1.0。

D=1mm，α=40"，視力為1.5。當前第18頁\共有55頁\編于星期五\22點四、對比靈敏度與可見度(一)亮度對比

目標亮度和背景亮度之差與背景亮度之比。2視覺特性當前第19頁\共有55頁\編于星期五\22點(二)對比敏感度亮度差別閾限ΔLt：人眼剛剛能識別目標與背景的最小亮度差。閾限對比Ct：亮度差別閾限與背景亮度之比。對比敏感度Sc：閾限對比的倒數(shù)。2視覺特性當前第20頁\共有55頁\編于星期五\22點(三)可見度－能見度人眼確定物體存在或形狀的難易程度。在室內(nèi)應(yīng)用時，以目標與背景的實際亮度對比C與閾限對比Ct來描述。在室外應(yīng)用時，以人眼恰可看到標準目標的距離定義。2視覺特性當前第21頁\共有55頁\編于星期五\22點四、視野頭部不動時，眼睛能看見的范圍。在正常情況下，人單眼的水平視場為180°，垂直視場為130°，水平面上方60°，水平面下方為70°。2視覺特性圖2-7人眼的正常視野中間白色部分為雙眼都看到部分。左右兩側(cè)陰影部分為左右兩眼分別看到。黑色部分為被眼眉、兩頰和鼻子遮擋部分。當前第22頁\共有55頁\編于星期五\22點五、眩光

由于視野中的亮度分布或亮度范圍的不適宜，或存在極端的對比，以致引起人眼的不舒適感覺或者降低觀察細部(或目標)的能力，這種視覺現(xiàn)象稱為眩光。

夜里汽車開著大燈，感到刺眼。因為晚上，周圍很暗，車燈亮度與周圍背景亮度形成大的亮度對比。夏日晴天的太空，仰望晴空感到刺眼。冬日陽光下的白雪會刺眼。因為視野內(nèi)出現(xiàn)了太亮的發(fā)光體。2視覺特性當前第23頁\共有55頁\編于星期五\22點（一）眩光的分類①根據(jù)其造成的后果分類：不舒適眩光

產(chǎn)生不舒適感覺，但不一定降低視覺對象的可見度的眩光。

失能眩光

降低視覺對象的可見度，但不一定產(chǎn)生不舒適感覺的眩光。2視覺特性當前第24頁\共有55頁\編于星期五\22點②根據(jù)其形式分類：直接眩光

由發(fā)光體的直接照射引起的。

反射眩光

由反射面反射發(fā)光體發(fā)出的光而形成的眩光。

反射眩光：當反射面光澤度較高時，能把發(fā)光體的像清楚地反映出來，即由發(fā)光體的像直射引起的。

光幕反射：當反射面反射亮度并不高，且不清楚地反映發(fā)光體的像，然而卻使被觀察目標的對比度降低，減小了能見度。黑板發(fā)生光幕。2視覺特性當前第25頁\共有55頁\編于星期五\22點當前第26頁\共有55頁\編于星期五\22點當前第27頁\共有55頁\編于星期五\22點（二）影響眩光的因素①周圍環(huán)境較暗時，眼睛的適應(yīng)亮度很低，即使是亮度較低的光，也會有明顯的眩光。②光源表面或燈具反射面的亮度越高，眩光越明顯。③光源的大小2視覺特性當前第28頁\共有55頁\編于星期五\22點一、光譜能量(功率)分布

光源的光譜輻射能量(功率)按波長的分布稱為光譜能量(功率)分布，以光譜能量的任意值來表示光譜能量分布，稱為相對光譜能量分布。

物體的顏色是物體對光源的光譜輻射有選擇性地反射或透射對人眼所產(chǎn)生的感覺。3顏色特性當前第29頁\共有55頁\編于星期五\22點3顏色圖2-8常用照明電光源的相對光譜功率分布(a)白熾燈、鹵鎢燈(b)熒光燈(c)熒光高壓汞燈(d)高壓鈉燈當前第30頁\共有55頁\編于星期五\22點3顏色圖2-8常用照明電光源的相對光譜功率分布(e)鈉鉈銦燈(f)管形鏑燈(g)管形氙燈、日光當前第31頁\共有55頁\編于星期五\22點二、顏色視覺人的視覺器官不但能反映光的強度－亮度感覺，還能反映光的波長特性－顏色感覺。(一)顏色對比

相鄰的不同顏色，在觀看時存在著相互影響，這種現(xiàn)象稱為顏色對比。

例如：在一塊黃色背景上放張白紙，用眼睛注視白紙中心幾分鐘，白紙會出現(xiàn)藍色。黃色和藍色為互補色，即每種顏色都在其周圍誘導(dǎo)出一種確定的顏色，這種顏色稱為被誘導(dǎo)色(原來誘導(dǎo)顏色的互補色或相似顏色)。3顏色當前第32頁\共有55頁\編于星期五\22點(二)顏色適應(yīng)

人眼在顏色刺激下所造成的顏色視覺變化，稱為顏色視覺。如：先在日光下看物體的顏色，然后突然改在室內(nèi)白熾燈先看物體的顏色，開始時，室內(nèi)照明看起來帶有白熾燈的黃色，物體的顏色也帶有一些黃色，幾分鐘后，視覺適應(yīng)了白熾燈光的顏色，室內(nèi)照明趨向變白，物體的顏色趨向恢復(fù)到日光下的原來的顏色。如：在暗色背景上照射一小塊黃光，當眼睛先看過強烈紅光之后，再看這黃光，此時呈現(xiàn)綠色，經(jīng)過一段時間，眼睛會從紅光的適應(yīng)中逐漸恢復(fù)，綠色漸淡，幾分鐘后又成為原理的黃色。3顏色當前第33頁\共有55頁\編于星期五\22點圖2-9顏色適應(yīng)3顏色當前第34頁\共有55頁\編于星期五\22點(三)彩色對人的生理、心理作用生理方面

藍、紫色最易引起疲勞，紅、橙色次之，黃綠、藍綠、淡青等顏色最小。設(shè)備外殼顏色宜采用黃綠、藍綠等顏色眼睛對黃色較為敏感，常用黃與黑與藍相間的色彩作為危險部位的警告色標。心理方面

紅、橙、黃等顏色有種溫暖的感覺－暖色青、藍、紫等顏色有冷、涼的感覺－冷色3顏色當前第35頁\共有55頁\編于星期五\22點一、光源的顏色(一)光源的色表與色溫

①光源的色表指的是人眼觀看光源所發(fā)出光的顏色(燈光的表觀顏色)。

②常用色溫來定量描述光源色表。

當一個光源的顏色與黑體(完全輻射體)在某一溫度時發(fā)出的光色相同時，黑體的溫度就稱為該光源的色溫。符號Tc，單位為開爾文(K)。4顏色顯色當前第36頁\共有55頁\編于星期五\22點4顏色顯色當前第37頁\共有55頁\編于星期五\22點4顏色顯色當前第38頁\共有55頁\編于星期五\22點黑體在任何溫度下某物體能把投射到它表面的任何波長的能量全部吸收，該物體稱之為黑體。

800～900K溫度下，黑體輻射呈紅色

3000K呈黃白色

5000K左右呈白色

8000～10000K呈淡藍色4顏色顯色當前第39頁\共有55頁\編于星期五\22點4顏色顯色各種光源的色溫當前第40頁\共有55頁\編于星期五\22點4顏色顯色當前第41頁\共有55頁\編于星期五\22點當前第42頁\共有55頁\編于星期五\22點當前第43頁\共有55頁\編于星期五\22點

人們通過經(jīng)驗得知，用暖色（低色溫）光源產(chǎn)生的低照明水平可以使室內(nèi)形成緩和的氣氛，而工作環(huán)境則可以用冷色（高色溫）光源產(chǎn)生的高照明水平來形成。4顏色顯色色溫和照明水平當前第44頁\共有55頁\編于星期五\22點高照度+低色溫=酷熱低照度+高色溫=陰沉當前第45頁\共有55頁\編于星期五\22點當前第46頁\共有55頁\編于星期五\22點(二)光源的顯色性照明光源顯現(xiàn)被照物體顏色的性能稱為顯色性。

標準光源

CIE規(guī)定了四種，常以標準光源A作為低色溫光源的參照標準。標準光源A：溫度約為2856K的完全輻射體(黑體)發(fā)出的光，現(xiàn)實的標準光源A是色溫為2856K的充氣鎢絲燈泡。4顏色顯色當前第47頁\共有55頁\編于星期五\22點顯色指數(shù)定量表征光源顯色的優(yōu)劣。用被測光源下物體的顏色與參照光源下物體的顏色相符程度來衡量。一般顯色指數(shù)Ra

特殊顯色指數(shù)Ri顯色指數(shù)等級

Ra=100~80,顯色性優(yōu)良

Ra=79~50,顯色性一般