最新光度学与色度学基础备课讲稿
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光度学与色度学基础
提纲
一、视觉与光 1. 辐射波谱及光辐射 2. 眼睛的结构及视觉机理 3. 临界闪烁频率 4. 二、光度学 1. 光通量和发光强度 2. 照度及距离平方反比定律 3. 亮度及朗伯定律 4. 三、色度学 1. 颜色的基本特性及颜色混合 2. 色觉理论 3. 人眼对颜色的辨别能力和彩色视野 4. 色度图 5. 5. 色度学在彩色电视方面的应用
(2)暗视觉
在暗条件下，亮度约在百分之几cd/m2以下时，人眼的杆 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，但不能分 辨颜色和细节。
Copyright © 2004 ROAM CONSULTING Inc.
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。
光
V()峰值位置： 谱
▲内层为视网膜。
▲眼球内部主要有晶状体和 玻璃体。
整个眼球主要可分为屈光 系统和感光系统两个部分。
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（1）屈光系统
将不同远近的物体清晰地成像在 视网膜上。
①角膜。一种弹性透明组织。
②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。
紫外辐射 紫外辐射的波长范围是40010 nm。通常将其
分为三部分：近紫外、远紫外和极远紫外(真空紫外 辐射)。
红外辐射 红外辐射的波长范围位于0.761000m。通常
分为近红外、中红外和远红外。
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2. 眼睛的结构及视觉机理
红 色 760 620 nm， 橙 色 620 590nm， 黄 色 590 560 nm， 黄绿色 560 530nm， 绿 色 530 500 nm， 青 色 500 470nm， 蓝 色 470 430 nm， 紫 色 430 380nm。
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▲ 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。
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黄斑
位于视网膜中央部位，有一 个呈黄色的锥体细胞密集区。
黄斑中央有一凹窝，称为中 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。
光线进入眼睛 后产生的知觉称为 视觉。它包括对视 场内物体的明暗、 形状、颜色、运动 以及远近等知觉。
视网膜上的影像 视神经纤维 完整的视觉 眼睛和脑的关系
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眼球的组成:
▲ 外层前部1/6称为角膜， 后部5/6称为巩膜。
▲中层由前向后分为三部分， 即虹膜、睫状体和脉络膜。
由中央凹向外锥体细胞急剧 减少，而杆体细胞逐渐增多。在 离中央凹20 的地方，杆体细胞 的数量最大。
盲点
在距中央凹约4mm的鼻侧处， 没有视细胞。
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明视觉和暗视觉： (1)明视觉
在光亮(几个cd/m2以上)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，很好地区分 不同颜色。
光
线
视神经
双极细胞 视网膜
锥体细 胞和杆 体细胞
视网膜的结Copy构righ略t © 20图04 ROAM CONSULTING Inc.
▲ 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 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。 -------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 高的感光灵敏度。
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一、视觉与光
1. 辐射波谱及光辐射
以电磁波形式或粒子(光子)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 辐射。
波长（m）
10－14 10－12 10－10
10 －8
10 －6 10 －4
10 －2 10 0 10 2
10 4 10 6 10 8
宇宙 射线
X射线
紫外线 红外线 微波
无线电波 电视 短波 广播
交流电
可见光谱
380nm
760nm
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可见光
可见光是波长在380 760 nm范围内的光辐射，也就
是人视觉能感受到“光亮”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。
光
555 nm；
视
效
V’()峰值位置： 率
507opyr率ight ©曲200线4 ROAM CONSULTING Inc.
光通量与辐通量的关系式为
明视 觉 K m 3 7： 8 6e 0 ( 0)V ()d 暗 视 觉： ' K m ' 3 7 8 6e 0 ( 0)V '()d
③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 力。
④玻璃体。一种透明的半流体。
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(2)感光系统
视网膜主要由三层细 胞构成。
▲视细胞层
锥体细胞：具有精细的 分辨能力，能很好地分 辨颜色, 但感光灵敏度 低；
杆体细胞：感光灵敏度 高，但分辨细节的能力 低, 不能分辨颜色。
Km＝683 lm/W ，它表示在人眼视觉系统最敏感的 波长(555nm)上，每瓦光功率相应的流明数； K′m＝1725 lm/W；V（）－明视觉光视效率； V’()－暗视觉光谱光视效率。
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视敏度和细节视觉：
视敏度是指分辨物体精细形状的能 力。若用V表示视敏度，则可用视角 的倒数来表示视敏度，即：
V1
由
得 V D
3438d
通常取可辨视角为1′时的视力为正常视敏度，这时在视网膜上的 像高为4m。
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。
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提纲
一、视觉与光 1. 辐射波谱及光辐射 2. 眼睛的结构及视觉机理 3. 临界闪烁频率 4. 二、光度学 1. 光通量和发光强度 2. 照度及距离平方反比定律 3. 亮度及朗伯定律 4. 三、色度学 1. 颜色的基本特性及颜色混合 2. 色觉理论 3. 人眼对颜色的辨别能力和彩色视野 4. 色度图 5. 5. 色度学在彩色电视方面的应用
(2)暗视觉
在暗条件下，亮度约在百分之几cd/m2以下时，人眼的杆 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，但不能分 辨颜色和细节。
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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。
光
V()峰值位置： 谱
▲内层为视网膜。
▲眼球内部主要有晶状体和 玻璃体。
整个眼球主要可分为屈光 系统和感光系统两个部分。
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（1）屈光系统
将不同远近的物体清晰地成像在 视网膜上。
①角膜。一种弹性透明组织。
②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。
紫外辐射 紫外辐射的波长范围是40010 nm。通常将其
分为三部分：近紫外、远紫外和极远紫外(真空紫外 辐射)。
红外辐射 红外辐射的波长范围位于0.761000m。通常
分为近红外、中红外和远红外。
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2. 眼睛的结构及视觉机理
红 色 760 620 nm， 橙 色 620 590nm， 黄 色 590 560 nm， 黄绿色 560 530nm， 绿 色 530 500 nm， 青 色 500 470nm， 蓝 色 470 430 nm， 紫 色 430 380nm。
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▲ 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。
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黄斑
位于视网膜中央部位，有一 个呈黄色的锥体细胞密集区。
黄斑中央有一凹窝，称为中 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。
光线进入眼睛 后产生的知觉称为 视觉。它包括对视 场内物体的明暗、 形状、颜色、运动 以及远近等知觉。
视网膜上的影像 视神经纤维 完整的视觉 眼睛和脑的关系
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眼球的组成:
▲ 外层前部1/6称为角膜， 后部5/6称为巩膜。
▲中层由前向后分为三部分， 即虹膜、睫状体和脉络膜。
由中央凹向外锥体细胞急剧 减少，而杆体细胞逐渐增多。在 离中央凹20 的地方，杆体细胞 的数量最大。
盲点
在距中央凹约4mm的鼻侧处， 没有视细胞。
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明视觉和暗视觉： (1)明视觉
在光亮(几个cd/m2以上)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，很好地区分 不同颜色。
光
线
视神经
双极细胞 视网膜
锥体细 胞和杆 体细胞
视网膜的结Copy构righ略t © 20图04 ROAM CONSULTING Inc.
▲ 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 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。 -------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 高的感光灵敏度。
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一、视觉与光
1. 辐射波谱及光辐射
以电磁波形式或粒子(光子)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 辐射。
波长（m）
10－14 10－12 10－10
10 －8
10 －6 10 －4
10 －2 10 0 10 2
10 4 10 6 10 8
宇宙 射线
X射线
紫外线 红外线 微波
无线电波 电视 短波 广播
交流电
可见光谱
380nm
760nm
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可见光
可见光是波长在380 760 nm范围内的光辐射，也就
是人视觉能感受到“光亮”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。
光
555 nm；
视
效
V’()峰值位置： 率
507opyr率ight ©曲200线4 ROAM CONSULTING Inc.
光通量与辐通量的关系式为
明视 觉 K m 3 7： 8 6e 0 ( 0)V ()d 暗 视 觉： ' K m ' 3 7 8 6e 0 ( 0)V '()d
③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 力。
④玻璃体。一种透明的半流体。
Copyright © 2004 ROAM CONSULTING Inc.
(2)感光系统
视网膜主要由三层细 胞构成。
▲视细胞层
锥体细胞：具有精细的 分辨能力，能很好地分 辨颜色, 但感光灵敏度 低；
杆体细胞：感光灵敏度 高，但分辨细节的能力 低, 不能分辨颜色。
Km＝683 lm/W ，它表示在人眼视觉系统最敏感的 波长(555nm)上，每瓦光功率相应的流明数； K′m＝1725 lm/W；V（）－明视觉光视效率； V’()－暗视觉光谱光视效率。
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视敏度和细节视觉：
视敏度是指分辨物体精细形状的能 力。若用V表示视敏度，则可用视角 的倒数来表示视敏度，即：
V1
由
得 V D
3438d
通常取可辨视角为1′时的视力为正常视敏度，这时在视网膜上的 像高为4m。
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。
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