人眼视觉效率函数(明视觉)1nm间隔
光电检测技术课程作业与答案(打印版)
思考题及其答案习题01一、填空题1、通常把对应于真空中波长在(0.38mμ)到(0.78mμ)范围内的电磁辐射称为光辐射。
2、在光学中,用来定量地描述辐射能强度的量有两类,一类是(辐射度学量),另一类是(光度学量)。
3、光具有波粒二象性,既是(电磁波),又是(光子流)。
光的传播过程中主要表现为(波动性),但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的(粒子性)。
二、概念题1、视见函数:国际照明委员会(CIE)根据对许多人的大量观察结果,用平均值的方法,确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度,称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。
2、辐射通量:辐射通量又称辐射功率,是辐射能的时间变化率,单位为瓦(1W=1J/s),是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。
3、辐射亮度:由辐射表面定向发射的的辐射强度,除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。
单位为(瓦每球面度平方米) 。
4、辐射强度:辐射强度定义为从一个点光源发出的,在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量,单位为W/sr(瓦每球面度)。
三、简答题辐射照度和辐射出射度的区别是什么?答:辐射照度和辐射出射度的单位相同,其区别仅在于前者是描述辐射接收面所接收的辐射特性,而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。
四、计算及证明题证明点光源照度的距离平方反比定律,两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍?答:2224444R I R I dA d E R dA d E R II===∴=ππφπφφπφ=的球面上的辐射照度为半径为又=的总辐射通量为在理想情况下,点光源设点光源的辐射强度为ΘΘ ()122222222211221211001001010E E L IE L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴==ΘΘ又的距离为第二个探测器到点光源,源的距离为设第一个探测器到点光 习题02一、填空题1、物体按导电能力分(绝缘体)(半导体)(导体)。
人眼的视觉特性
人眼的视觉特性人眼的视觉特性人眼在可见光谱范围内的视觉灵敏度是不均匀的,它随波长的变化而变化。
1.1色觉向度光波具有三种可以量化的物理学向度,那就是波长波幅和纯度。
所谓纯度是指同一束光所含光波的种类数。
如果该束光只含有一种光波,即为同质光。
若含两种以上的光波,就称为异质光或多彩光。
当人眼睛的视网膜受到光的刺激时,所引起的色觉经验具有三种心理性向度,即色彩亮度和饱和度。
色彩之不同,取决于光的波长,而亮度的高低则与光的波幅成正比,但也与光的波长有关。
在白天,波长550nm左右的光最亮(绿),而在夜晚,波长510nm 左右的光(青)最亮。
饱和度是指颜色的纯度。
其饱和度越大,其色彩越鲜艳,反之,越灰暗。
1.2人眼对光谱的灵敏度在人眼的视网膜上有两种视觉细胞,即锥状细胞和杆状细胞。
锥状细胞不但可以接受色彩的刺激,还可以感受亮度的刺激。
所以,在白天书画光下,人眼可以同时识别彩色与非彩色的物体,但到了夜间或暗处,锥状细胞即失去感光作用,视觉功能由杆状细胞取代.此时,人眼便无法感觉彩色,仅能辨别白色和灰色。
1.3明视觉暗视觉与中介视觉明视觉在环境亮度大于10cd.m-2时,视觉完全由锥状细胞起作用,最高的视觉响应在光谱蓝绿区间的555nm处,在这样亮度的环境中的视觉特性称为明视觉。
暗视觉在环境亮度低于10-2cd.m-2时,锥状细胞失去感光作用,视觉功能由杆状细胞取代,人眼失去感觉彩色的能力,仅能辨别白色和灰色.在这样亮度的环境中的视觉特性称为暗视觉.中介视觉当景物的亮度增加到10-2cd.m-2以上时,除明亮度增加外,还可以发现三个效应。
首先,中心凹的察觉开始变得和边缘部分的察觉一样容易。
其次,可以感觉到颜色,开始时弱,其后增强。
第三,随着亮度的变化,锥状细胞和杆状细胞对视觉的作用也随之发生变化。
1.4明适应暗适应和比视感度明适应人由暗处走到亮处时的视觉适应过程,称为明适应。
当人由暗处走到亮处时,人眼一时无法辨认清物体,需要大约一分钟的调整适应时间,其调整过程分为三个阶段:(1)瞳孔缩小,减少光线的进入。
光谱灵敏度函数 -回复
光谱灵敏度函数-回复光谱灵敏度函数是一种用来描述人眼对不同波长的光的敏感程度的函数,也被称为视觉感受函数或者眼光谱敏度。
通过测量不同波长的光对人眼的视觉反应,我们可以得到一个光谱灵敏度函数曲线,该曲线显示了在整个可见光谱范围内,人眼对不同波长的光的感知强度的变化。
光谱灵敏度函数的概念最早由德国心理学家和物理学家海顿(Hecht)和维尔斯坦(Waldstein)于1930年提出。
他们通过实验测量了在黑暗环境下人眼对不同波长的单色光的感知强度,得出了一条关于光谱灵敏度的曲线。
这个光谱灵敏度函数曲线的形状与光的波长有关,通常情况下,人眼对中等波长的绿色光的感知最为敏感,而对较短波长的紫色光和较长波长的红色光的感知较弱。
这就是为什么我们通常认为绿色是最亮的颜色,而红色和紫色看起来相对较暗。
光谱灵敏度函数的数学表示通常采用一系列的中心波长(λ)和相应的灵敏度值(S(λ))来描述。
其中,中心波长表示光谱中最强的辐射波长,通常以纳米(nm)为单位,而灵敏度值表示人眼对该波长的相对感知强度。
光谱灵敏度函数在很多应用中都起着重要的作用。
例如,在彩色显示技术中,我们需要了解人眼对不同颜色的敏感度,以便正确地调整显示器的色彩输出。
在光谱分析领域,了解光谱灵敏度函数可以帮助我们准确地测量不同波长的光的强度。
除了人眼的光谱灵敏度函数外,还有一些其他物种的光谱灵敏度函数也被广泛研究。
例如,昆虫的光谱灵敏度函数通常与人眼有所不同,他们对紫外线波长的光有更高的感知强度。
这就是为什么某些花朵的颜色在人眼中看起来是黄色或白色,但对于昆虫来说,它们可能是具有强烈吸引力的紫色。
为了获得准确的光谱灵敏度函数曲线,研究人员使用一种特殊的工具称为分光辐射计来测量光的辐射强度。
然后,他们通过调整不同波长的单色滤光片,逐一测量人眼对不同波长的光的感知强度。
最终,通过这些数据点,他们可以绘制出光谱灵敏度函数曲线。
总的来说,光谱灵敏度函数是用于描述人眼对不同波长的光的感知强度的函数。
CIE光谱光视效率曲线
建筑物理姓名班级学号指导教师CIE光谱光视效率曲线光是客观存在的一种能量,而且与人的主观感受有密切联系。
在光学研究中,普遍认为人对光的感觉主要有两部分因素在起作用:一是进入人眼的光的基本物理特性,二是人的眼球的生理机制。
另外,我认为光引起的感觉与生活经验有很大的联系。
例如,本人对绿色和浅灰色比较喜好,对色彩艳丽的加工食品比较排斥;北欧国家的人,对阳光比较喜好,像丹麦建筑师阿尔瓦•阿尔托就特别注意建筑的采光。
本文研究不考虑生活经验对光感觉的影响。
眼睛与视觉眼睛主要由瞳孔、水晶体、视网膜组成。
视网膜上布满了感光细胞,接受光刺激,并转换为神经冲动,神经冲动传到大脑皮层,形成视觉。
视网膜上主要存在着两种感光细胞:锥状感光细胞和杆状感光细胞。
两种感光细胞有各自的功能特性。
锥状细胞在在明亮环境下对色觉和视觉敏锐度起绝动作用。
他能分辨出物体的细部和颜色,并对环境的明暗变化作出迅速的反映,以适应新的环境,锥状细胞可分感红、感绿、感蓝细胞。
而杆状细胞在黑暗环境中对明暗感觉起决定作用,它不能分辨物体的细部和颜色,对明暗变化的反应缓慢。
因锥体、杆体细胞起作用的不同,形成了明暗视觉和间视正常人眼对亮度水平在几坎德拉每平方米以上的适应状态称为明适应,处于明适应条件下的视觉叫明视觉。
正常人眼所适应的亮度水平在百分之几坎德拉每平方米以下的视觉叫暗视觉。
处于这两者之间的视觉叫中间视觉。
明视觉是能够辨认很小的细节、颜色,并能适应亮度变化的;暗视觉只有明暗感觉而无颜色感觉,也无法分辨物件的细节,对外部变化的适应能力低;间视介于明暗视觉之间。
光光是一种以电磁波形式存在的物质,电磁波的波谱范围很广,包括无线电波、红外线、可见光谱、紫外线、X射线、γ射线等,如图1-2所示。
其中,人眼可以看见的那一部分叫光,或称可见光。
其波长范围为380nm~780nm之间的电磁波,如图1―2所示。
不同波长的光所呈现的颜色各不相同,随着波长由长变短,呈现的颜色依次为:红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
光谱光效率函数
光谱光效率函数
光谱光效率函数,也称为视见函数,是指在明视觉条件下,人眼对380~780nm可见光谱范围的不同波长的辐射具有不同的感受性。
这个函数通常以曲线形式表达,分为明视觉和暗视觉两种情况。
在明视觉条件下,人眼对不同波长的辐射具有不同的敏感度。
在可见光谱范围内,人眼对波长较短的蓝紫色光较为敏感,而对波长较长的红色光则相对不敏感。
此外,不同的人眼可能具有不同的视见函数,这可能会影响他们对不同颜色和亮度条件的感知能力。
图为人眼的明视觉光谱光视效率V(λ),对正
本征半导体
n型半导体
在由四价原子硅组成的晶体中掺入五价原子砷(As) 或磷,在晶格中某个硅原子被砷原子所替代。对 砷来说有一个电子多余。这个原子所受到的束缚 力小,很容易被砷原子释放,跃迁到导带而成为 自由电子。易释放电子的原子称为施主。施主束 缚电子的能量状态称为施主能级。自由电子的浓 度高于自由空穴的浓度
4. 自由载流子吸收
对于一般半导体材料,当入射光子的频率不够 高时,不足以引起电子产生能带间的跃迁或形成激 子时,仍然存在着吸收,而且其强度随波长增大而 增强。这是由自由载流子在同一能带内的能级间的 跃迁所引起的,称为自由载流子吸收。自由载流子 吸收不会改变半导体的导电特性。
5. 晶格吸收
晶格原子对远红外谱区的光子能量的吸收直 接转变为晶格振动动能的增加,在宏观上表现为 物体温度升高,引起物质的热敏效应。
?1999 S.O. Kasap, Optoelectronics (P rentice Hall)
p型半导体
在由四价原子硅组成的晶体中掺入三价原子硼(B), 在晶格中某个硅原子被硼原子所替代。硼原子的 三个价电子和周围硅原子的四个价电子要组成共 价键,形成八个电子的稳定结构尚缺一个电子。 于是它很容易从硅晶体中获取一个电子形成稳定 结构。这样就是硼变成负离子而在硅晶体中出现 自由空穴。容易获得电子的原子称为受主。受主 获取电子的能量状态称为受主能级。
对于暗视觉,为
X v, Km X e,V ()
式中,K'm为人眼的明视觉最灵敏波长的光度参量 对辐射度参量的转换常数,其值为1725lm/W。
引进K(λ),并令
K ()
视觉函数和外量子效率的计算方法
Pint内量子效 每 率秒钟内总的载合流数子量h复 内量子效 注 率入 L电 ED 的 子电 电流 量强 h度
intqI h
int
Ihc
q
17
P:光功率(mW) I:输入电流(mA) λ:峰值波长
16
三、LED的内部量子效率和内部功率
内量子效率 int
辐射性复合速率 辐射性复合速率
int 总复合速率 辐射性复合 非 速辐 率射性复合速
辐射性复 辐合 射 1时 性非间 复辐合 射 1 时性间复合 1 时 r1r间 1n1r
那么LED的内部发光功率为:
。是客观亮度。
9
光通量:是按照国际约定的人眼视觉特性评价的辐射能 通量(辐射功率)。用 F表示,单位:光瓦,流明
光(通lm量)的。计算公式:
F VP
波长为λ的辐射通量
若为多色光,则光通量为各单色光的总和。即:
F F 1 F 2 ( V P )
单位换算: 1光瓦等于辐射通量为1W,波长 55n5m
的黄绿光所产生的光感觉量。光瓦单位太大,常用另一较 小单位流明( lm )
1光瓦=683lm
10
光通量的计算公式 F VP
1光瓦=683lm
F ( lm ) 6 8 3 V P
:主波长
序号
1 2 3 4 5 6 7
Φ(lm)
Φe(mW)
主波长 (nm)
0.676 13.7 461.8
1.015 20.9 461.4
内发出的光通量为 d 时,则该方向上的发光强
度为
I dF
d
12
r
如图13-2,在一半径为 的球心 O
处放一光源,它向球表面lmABCD 所
不同光源的人体视觉及非视觉生物效应的探讨
不同光源的人体视觉及非视觉生物效应的探讨摘要:本文从明视觉、暗视觉及非视觉的三条光谱灵敏曲线出发,讨论不同视觉状态下,光源光谱对人体的作用。
通过测量各种常见光源的光谱,计算暗明比s/p 值和生物节律影响因子acv 值,对光环境进行评价。
另外,选取一天中自然光在各整点时刻的分布状态,计算acv值,比较人工光源和自然光源的差异,从而得到色温对s/p 值和acv 值的影响,为高效、健康的光源选择提供依据。
关键词:非视觉生物效应s/p 值生理周期影响因子色温1. 引论人眼中有三种感光细胞。
最为人们熟知的是杆状细胞和锥状细胞。
锥状细胞在亮度水平大于3cd/m2 的情况下起主要作用,由此定义了明视觉;而杆状细胞在亮度水平小于0.001cd/m2 的情况下被主要激活,从而定义此种亮度水平下属于暗视觉。
1924 年由国际照明委员会(简称C IE)承认的基于人眼对各种波长λ的光的相对灵敏度为光谱光视效率函数。
明视觉光谱光视效率函数V(λ),其最大值在555nm 处,暗视觉光谱光视效率函数V’(λ),其最大值在507nm 处。
人眼的第三种感光细胞是对人体褪黑素抑制产生作用的一种细胞,对人体的生物周期起到调节作用。
褪黑素是松果体分泌的一种胺类激素,其分泌量随着年龄的增大而逐渐降低。
褪黑素作为一种光照周期的化学介质参与调节季节性繁殖活动,同时也是视网膜中重要的神经调质。
根据以往的研究,对于健康人体来说,446-477nm 的波长被认为是最可能对褪黑素分泌产生作用的范围[1]。
因此,具有高色温的光源相较于低色温光源对于褪黑素作用更强。
目前,褪黑素抑制作用光谱函数并没有达成共识,因此我们使用了由Gall 基于相关实验结果定义的c(λ)曲线[2],明视觉曲线采用1978Judd-Vos 进行修正的2º视角光谱光视效率函数曲线,暗视觉曲线为1951 年CIE暗视觉光谱光视效率函数曲线,如图1 所示。
c(λ)曲线相比于明暗视觉曲线更加的向短波长偏移,其峰值在450nm 附近。
人眼的视觉特性知识讲解
人眼的视觉特性知识讲解人眼的视觉特性人眼的视觉特性1、引言人眼的视觉系统是世界上最好的图像处理系统,但它远远不是完美的。
人眼的视觉系统对图像的认知是非均匀的和非线性的,并不是对图像中的任何变化都能感知。
例如图像系数的量化误差引起的图像变化在一定范围内是不能为人眼所觉察的。
因此,如果编码方案能利用人眼视觉系统的一些特点,是可以得到高压缩比的。
对人眼视觉特性的深入研究及由此而建立的各种数学模型,一直是各种图像数字压缩算法的基础。
2、人眼的视觉特性人眼对380~780纳米内不同波长的光具有不同的敏感程度,称为人眼的视敏特性。
衡量描述人眼视敏特性的物理量为视敏函数和相对视敏函数。
1)视敏函数在相同亮度感觉的条件下,不同波长上光辐射功率的倒数可以用来衡量人眼对各波长光明亮感觉的敏感程度。
称为视敏函数K(λ)=1/pr(λ) 。
2)相对视敏函数实验表明,人眼对波长为555纳米的光最敏感,因此把任意波长的光的视敏函数与最大视敏函数值K(555)相比的比值称为相对视敏函数。
可见光波长实验表明:视敏涵数的曲线的最大值位于555nm处当光线微弱向左偏移最大值为507nm处,两者相差近50nm,人眼就相当于带通滤波器,这就表明人眼对亮度变化比较敏感。
人眼对于蓝光的视觉灵敏度要比红光和绿光低的多.三条曲线的峰值比为R:G:B=0.54:0.575:0.053(蓝光放大20倍).三条曲线有相当一部分是重叠的.正常观察条件下,人眼得到的是二者的合成的视觉,不能将他们各自的数值区分开来.大脑根据三者的比例,感知彩色的色调和饱和度,而三者的和决定了光的总亮度。
2.1对比灵敏度人眼对亮度光强变化的响应是非线性的,通常把人眼主观上刚刚可辨别亮度差别所需的最小光强差值称为亮度的可见度阈值。
也就是说,当光强I增大时,在一定幅度内感觉不出,必须变化到一定值I+ΔI时,人眼才能感觉到亮度有变化,ΔI/I一般也称为对比灵敏度。
因此恢复图像的误差如果低于对比灵敏度,即不会被人眼察觉。
视觉函数和外量子效率的计算方法
人眼成像过程:
人眼成像过程视细胞受到光刺激产生电脉冲-视神经中枢-大脑成像
光度学的基础知识
1、电磁辐射和可见光谱
紫
蓝
青 绿
黄
橙
红
紫外光
380nm 435.8nm 546.1nm 700nm
红外光
780nm
图1、电磁波辐射波谱
光波是一种具有一定频率范围的电磁波,人们 能用眼睛感受到的波长在380~780 nm的范围内。 波长不同,感受到的颜色就不同 。随着波长的缩短, 可见光依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,只有 单一波长成分的光成为单色光。含有两种以上波长 成分的光为复合光。
发射出的光子数目 内部产生的光子总数 P / h P I / e 1240 I
P:光功率(mW) I:输入电流(mA) λ:峰值波长
三、LED的内部量子效率和内部功率
内量子效率 int
int
辐射性复合时间 r1 1 1 1 1 辐射性复合时间 非辐射性复合时间 r nr
发光强度:指光源所发出的光通量在空间的分布密度。 不同光源发出的光通量在空间的分布往往不同。 公式计算:当点光源在某一方向上的无限小立体角 内发出的光通量为 d 时,则该方向上的发光强度 为
dF I d
如图13-2,在一半径为 包围面积 S 上发出 F
r 的球心
lm
的光通
O
处放一光源,它向球表面 ABCD 所 量。面积 S 在球心形成的立体角
1
辐射性复合速率 辐射性复合速率 总复合速率 辐射性复合速率 非辐射性复合速率
那么LED的内部发光功率为:
Pint 内量子效率 每秒钟内总的载流子复 合数量 h 注入 LED的电流强度 h 电子电量 I Ihc int h int q q 内量子效率
JJG976-2010《透射式烟度计》检定规程
本规程委托全国光学计量技术委员会负责解释。
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JJG
976- 2010
本规程主要起草人: 戴映云 权小箐 鲍国华 (江西省计量测试研究院) (广东省计量科学研究院) (中国计量协会机动车计量检测技术工作委员会)
参加起草人: 白 敏 (山西省计量监督检定测试所) (佛山市南华仪器有限公司) (佛山分析仪有限公司) (鸣泉电子有限公司)
jjg9762010附录b送检单位信息送检单位联系地址联系人联系电话邮编被检仪器信息仪器名称型号规格光通道长度制造厂商生产日期出厂编号标准器信息标准器名称编号准确度或示值误差合格证书号合格有效期检定信息检定地点检定员核验员检定日期温度湿度测量范围分辨力误差中性滤光片吸收比值平均值重复性零点漂移初始示值10min20min30min漂移值测量范围分辨力不一致性次光吸收系数示值平均值k次吸收比示值平均值n换算得相应光吸收系数k不一致性响应时间测量点标准值误差标准值误差烟气温度油温转速通用技术要求外观清晰的铭牌标明名称型号生产单位等并应标明光通道有效长度仪表显示应清晰无缺损现象各种调节旋钮按钮应转动灵活平稳锁定可靠输出接口应配置数字通信输出接口检定结果注
Ns
为保证烟气测量时各种烟度计测量结果的可比性,光通道有效长度为 L 的烟度计在测量 烟气时,其显示的吸收比 N ,统一按公式(4)进行修正为吸收比值 N s ,%。
N s = 1- e
4 概述
0.430 ln1N L
(4)
烟度计是用来测量压燃式发动机或装有压燃式发动机汽车排放可见污染物的仪器。 它的测量原理如图 1 所示,一定光通量 0 的入射光通过一段特定长度的被测烟柱,用光 接收器上所接收到的透射光 的强弱来评定排放可见污染物的程度。
CIE光谱光视效率曲线
建筑物理姓名班级学号指导教师CIE光谱光视效率曲线光是客观存在的一种能量,而且与人的主观感受有密切联系。
在光学研究中,普遍认为人对光的感觉主要有两部分因素在起作用:一是进入人眼的光的基本物理特性,二是人的眼球的生理机制。
另外,我认为光引起的感觉与生活经验有很大的联系。
例如,本人对绿色和浅灰色比较喜好,对色彩艳丽的加工食品比较排斥;北欧国家的人,对阳光比较喜好,像丹麦建筑师阿尔瓦•阿尔托就特别注意建筑的采光。
本文研究不考虑生活经验对光感觉的影响。
眼睛与视觉眼睛主要由瞳孔、水晶体、视网膜组成。
视网膜上布满了感光细胞,接受光刺激,并转换为神经冲动,神经冲动传到大脑皮层,形成视觉。
视网膜上主要存在着两种感光细胞:锥状感光细胞和杆状感光细胞。
两种感光细胞有各自的功能特性。
锥状细胞在在明亮环境下对色觉和视觉敏锐度起绝动作用。
他能分辨出物体的细部和颜色,并对环境的明暗变化作出迅速的反映,以适应新的环境,锥状细胞可分感红、感绿、感蓝细胞。
而杆状细胞在黑暗环境中对明暗感觉起决定作用,它不能分辨物体的细部和颜色,对明暗变化的反应缓慢。
因锥体、杆体细胞起作用的不同,形成了明暗视觉和间视正常人眼对亮度水平在几坎德拉每平方米以上的适应状态称为明适应,处于明适应条件下的视觉叫明视觉。
正常人眼所适应的亮度水平在百分之几坎德拉每平方米以下的视觉叫暗视觉。
处于这两者之间的视觉叫中间视觉。
明视觉是能够辨认很小的细节、颜色,并能适应亮度变化的;暗视觉只有明暗感觉而无颜色感觉,也无法分辨物件的细节,对外部变化的适应能力低;间视介于明暗视觉之间。
光光是一种以电磁波形式存在的物质,电磁波的波谱范围很广,包括无线电波、红外线、可见光谱、紫外线、X射线、γ射线等,如图1-2所示。
其中,人眼可以看见的那一部分叫光,或称可见光。
其波长范围为380nm~780nm之间的电磁波,如图1―2所示。
不同波长的光所呈现的颜色各不相同,随着波长由长变短,呈现的颜色依次为:红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
标准太阳光视觉效率函数
标准太阳光视觉效率函数
太阳光视觉效率函数(Photopic Visual Efficiency Function,简称V'(λ))是描述人眼在太阳光谱不同波长下的视觉灵敏度的一种函数。
这个函数用于模拟人眼在太阳辐射下的视觉响应,对于研究太阳光谱的辐射强度、人眼视觉系统的设计以及光生物医学等领域具有重要的意义。
标准太阳光视觉效率函数是根据大量实验数据拟合得到的,其中最著名的是美国国家标准局(NIST)提出的曲线。
这个曲线表明,人眼在可见光谱的蓝绿色区域(约400-500纳米)具有最高的视觉灵敏度,而在红色区域(约600-700纳米)视觉灵敏度较低。
以下是一种常用的标准太阳光视觉效率函数:
V'(λ)= (1 - exp(-k*(λ- 550) / 2.5)) / (1 + exp(-k*(700 -λ) / 2.5))
其中,λ为光谱波长,k为一个调整参数,用于控制曲线的形状。
这个函数在可见光谱的蓝绿色区域(约400-500纳米)呈上升趋势,在红色区域(约600-700纳米)呈下降趋势。
需要注意的是,这个函数仅作为人眼视觉响应的近似,实际情况可能因个体差异、观察条件等因素而有所不同。
在实际应用中,可以根据
具体需求选择合适的视觉效率函数进行调整和优化。
人眼的视敏特性与视敏函数解读
人眼的视敏特性与视敏函数:视敏特性:人眼的视敏特性是指人眼对不同波长的光具有不同的灵敏度的特性叫视敏特性。
视敏特性常用视敏函数来表示。
(1)视敏函数为确定人眼对不同波长光的敏感程度可作如下实验:用不同光谱的单色光源发光,由“标准观察者”的眼睛观看,当观察者对所有单色光源发出的光获得相同的亮度感觉时,测量此时各不同的单色光源的辐射功率P(λ),显然P(λ)越大,说明人眼对该波长的光越不敏感。
相反,P(λ)越小,说明人眼对该波长的光越敏感。
通常我们用辐射功率的倒数来衡量人眼对波长λ光的敏感程度。
我们把辐射功率的倒数称为视敏函数,即:K(λ)=1/P(λ)式中:P(λ)为辐射功率。
K(λ)越大说明人眼对该波长的光越敏感。
(2)相对视敏函数通常把任意波长光的视敏函数与最大视敏函数的比值称为相对视敏函数。
在明亮条件下,人眼对555nm黄绿光有最高的灵敏度,故:V(λ)=K(λ)/K(555)=P(555)/P(λ)在暗视觉条件下V(λ)=K’(λ)/K’(507)=P’(507)/P’(λ)(3)相对视敏函数曲线相对视敏函数曲线是根据正常视力的观察者实验统计的结果得到的曲线。
如图所示。
由图可知:对于明视觉,当λ=555nm时(为黄绿光),亮度感觉最大。
对于暗视觉,当λ=507nm时(为青偏绿),亮度感觉最大。
在电视技术中都是采用明视觉曲线的。
明暗视觉曲线为何不重合?这是因为在明、暗两种情况下,是由不同的光敏细胞作用的结果。
在人眼的视网膜上有两种光敏细胞:其一是杆状细胞,其灵敏度高,但只能辨别明亮,不能辨别颜色。
在暗视觉条件下主要是由杆状细胞起作用。
故晚上只能辨别明亮,不能辨别颜色。
其二是锥状细胞,其灵敏度较低,但其既能辨别明亮,又能辨别颜色。
在明视觉条件下主要由锥状细胞起作用。
于是就形成了两种照明条件下的两种曲线。
图相对视敏曲线。