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的光测量欧洲杯线上买球中的人眼如何感知其亮度的条款科学称为测光,从而揭示不同灵敏度对可见光的不同波长。
光度测量偏差辐射功率在每个波长与光度函数,模拟人类的光谱灵敏度,以说明这种变化。光敏度函数就是这个加权函数。
光度测量是在任何照明即在人类环境中利用的质量控制和发展的关键。这涵盖了从显示器,如在汽车仪表盘和电视机中,以LED和建筑物使用的通用照明。
定义平均观察
如上所述,光度测定法是基于人眼的反应来计算可见光。身体、生理和心理特征都会影响眼睛的反应,这些因素因人而异。除此之外,人眼还有两种细胞,它们在弱光下(视杆细胞)和强光下(视锥细胞)起作用。这意味着很难定义一个普通的观察者。
1924年,国际eclairage委员会(CIE)进行了一系列实验,测量人眼对可见光的反应。他们发现有两条视觉反应曲线决定了光度测量。
- 给出了高光条件下的光致函数:光谱发光效率函数V(λ)来表征普通人眼的昼视。
- 在低光水平下,CIE定义暗函数V ' (λ)来表征适应黑暗的眼睛反应。
人眼视觉感知的极限
尽管可见光谱范围通常被定义为380至780nm,眼睛可以从大约380到700纳米的波长范围内感知的颜色。的光的波长确定被感知的颜色和光能量的量在特定的波长决定的颜色的表观强度检测由眼睛。
眼睛的反应在555 nm波长附近最高。大多数个体无法感知400纳米以下的蓝色或700纳米以上的红色,因此这些区域的光响应几乎为零。暗区反应峰趋向于蓝色区域。这是因为在适应黑暗的眼睛中,视锥细胞(颜色受体)关闭,留下单色杆状细胞作为主要传感器,其最大灵敏度约为507纳米。
光度测量的规律和类型
在进行光度测量时,有两个主要定律。它们被称为平方反比定律和余弦定律。
平方反比定律决定了恒定强度光源的照明与其到表面的距离之间的相关性。平方反比定律指出,在表面上单位面积上的强度变化与光源与表面之间距离的平方成反比。这意味着连续的照度测量仅仅与表面到光源范围的控制一样精确。
朗伯余弦定律指出,在一个固定面积的表面上,光的强度随入射角而变化。当光线斜入射到表面时,表面的照度与入射光方向与表面法线夹角θ的余弦成正比。遵循这一定律的表面,无论从哪个角度看,都具有相同的亮度,并具有朗伯反射率。对人眼来说,亮度看起来是一样的。
当测量显示时,有若干不同的光度测量,包括:
- 发光强度:它被定义为光通量均匀地发射到一个立体角的光通量。该评估源的发散和方向。此测量是不适用的准直光源和不准确的非均匀的发射体。发光强度的最基本的单位是坎德拉和等于每球面度一个管腔。检测器的区域(或在其前面的开口规定的区域),并从所述光源的距离必须knownin为了计算发光强度。有了这些,立体角可被计算,然后分成通量读数。
- 光通量:光度法中使用的中心量是光通量,它被描述为每秒钟由一个光源发出的可见光能量.的光通量以流明输送。它是在所有方向上的可见光源整个光输出的测量值。录制这个测量需要重点源的全功率检测器上。这可通过使用在4π结构的积分球,或通过使用一个测向系统来实现。
- 发光的能量:发光能量被定义为的磁通的流动的速率,用流明秒表示。通常,它适用于脉冲或闪烁源。
- 亮度:亮度或光度亮度的定义为从相对平坦且均匀的表面反射或发射的通量.亮度单位为每平方米坎德拉。在测量亮度时,必须限制探测器的视场,并计算其角度。
- 照度:照度描述入射到一定表面积上的可见光量.单位,流明每平方米,也被称为勒克斯。照度测量容易因离轴光引入误差,必须进行余弦校正。
光度测量的关键应用
亮度计和成像光度计被用于精确的均匀性和在下文中显示器的强度测试;
- 汽车仪表盘
- 移动电话
- 仪器面板
- 夜视设备
- 电脑
- 平板电脑
- 电视
在航空航天和汽车工业中,仪表板和座舱显示器上的小字符的亮度受到高度控制。这类应用利用计算机控制的2D成像系统或光度计。
在其他应用中,光度计被用来测量OLED平板显示器、阴极射线管和液晶显示器的对比度。一些典型的光度测量应用包括滤光片的光密度或透光率、剧院屏幕的照度、计算机显示器的ISO人体工程学测试和投影系统的均匀性。
实现理想的光度测量
光度学的主要焦点是重建人眼的光谱反应。然而,光度计传感器必须进行光谱校正,因为电子传感器有非常明显的响应特性,完全不同于定义的CIE标准观察者。这可以通过两种不同的方式实现:通过软件或硬件进行优化。
在硬件方面,优化了滤波器和光电二极管光谱响应的集成。滤光片匹配包括在光学探测器上分层彩色玻璃滤光片。每个元素在选择的波长衰减,直到探测器的响应复制CIE曲线。
准确匹配响应依赖于组件的复制和质量,并可能对每个组合进行检查,这是该技术的一个缺点。然而,它的一个优点是能够将这种传感器类型应用于高速测量,这也允许测量闪烁,响应时间和启动行为。大多数常用的光度计都采用这种技术。
光度计由通过已被专门设计的输入光学器件吸收光,将其通过光谱改性过滤,然后测量通过与一个光敏检测器通过的光进行操作。该过滤器是精心修剪来调节,使得它的CIE明或暗功能相匹配这样的方式检测器响应。
探测器将入射的光能转换成电信号,然后放大并显示出来。被测量的电信号是人类观察者所感知的光的客观测量。这是因为滤镜/检测器组合接近眼睛的反应。
用于特定应用的光度计的性能取决于许多因素。例如,光学的接受角度,光学滤光片匹配CIE V (λ)函数的贴近度,探测器的稳定性和线性度以及光度校准的质量。
结果的重复性和准确性依赖于被测源的光谱。这是因为大多数光度计中的光滤光片不能正确地与CIE V (λ)函数无缝匹配。这个错误表示为它的f1 '值。
led、阴极射线管荧光粉和放电灯都是高度饱和的光源,因此会产生问题,因为它们的窄带光谱与用于校准大多数光度计的宽带白炽灯的光谱有很大的不同。透镜光斑和偏振引起的误差会严重影响液晶显示器的测量。
来自Admesy的光度测量光谱仪
软件处理光谱测量是另一种用于捕获光度数据的技术。当使用校准过的分光光度计时,可以准确地确定光源的准确光谱功率分布。
使用软件处理,应用V (λ),消除任何影响,如f1 '值。光度数据可以更精确地确定,特别是当切换发射样品与不同的光谱功率分布。除了Y值外,用光谱仪也可以对CIE 1931 X和Z函数进行高精度的测定。这就是为什么每一种显示类型都有独特的光谱功率分布,色度计必须使用光谱仪进行校准的确切原因。
Rhea系列是其中之一Admesy分光光度计。它是一个灵活的光谱仪平台,可配置光谱测量范围在200和1100 nm之间。覆盖VIS范围的版本具有集成的软件处理,用于直接读出高精度CIE功能。
当订购定制光谱测量时,可以选择仪器传感器、狭缝尺寸和光栅。连同高端冷却CCD传感器,Rhea具有光谱仪的灵活性,可用于OEM集成、照明、显示和实验室和生产设置的外观测量。
赫拉是一个非常简洁,紧凑型分光计具有优良的黑暗和非线性补偿。类似于瑞亚,对于设备应用的范围可以从24/7直列使用用于生产环境中开发和基于样本的质量检验。
所有仪表可具有固定(透镜或余弦校正)或光纤设置。该仪器被配置成使一个范围的测量结果,其中包括频谱分析,颜色在Yxy表,和参数(例如,显色指数(CRI),相关色温(CCT)和PAR)。
这些灵活的仪器适合于一系列显示,照明和分析应用,符合CIE功能的光度测定要求。
参考文献及进一步阅读
- 工程师的光度测定和放射测量学。Wiley-Inter欧洲杯线上买球science(1974)。
- 光作为一个真实的视觉量:测量原理。CIE,维也纳(1978)。
- 怀特黑德,Lorne a;Michele A. Mossman(2006)。杰克灯和积分球:万圣节物理学。acta physica sinica(物理学报). 64(6):537-541。
- 如何进行精确的光测量。照片研究,查兹沃斯,加利福尼亚州(1985)。
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