光学基础知识培训.
50页1、光色基础培训(一) 光色度基础 * 杭州远方光电信息股份有限公司 (股票代码: 300306) EVERFINE PHOTO-E-INFO CO., LTD 光度学概念 色度学概念 光色度测量仪器及方法 什么是光? 光是一种人类眼睛可以见的 电磁波(可见光谱)。 如太阳光、烛光、电灯光。 在科学上的定义,光有时候 是指所有的电磁波谱。 如红外线、紫外线、X光 紫外线辐射 C (UV-C) 100 280 nm 紫外线辐射 B (UV-B) 280 315 nm 紫外线辐射 A (UV-A) 315 380 nm 可见光 380 780 nm 红外线 A (IR-A) 780 nm 1.4 m 红外线 B (IR-B) 1.4 3 m 红外线 C (IR-C) 3 m 1 m 可见光区和电磁波谱 通常过程中,我们研究光,主要是 针对可见部分而言。 一、光度学 在可见光波段内,考虑到人眼的主观因素后的相应计量学 科称为光度学。 光度学是1760年由朗伯建立的, 定义了光通量、发光强度、照度、 亮度等主要光学光度学参量,并用 数学阐明了它们之间的关系。 光度学测量的不是纯粹的物理量 ,而是一
2、种心理物理量。 光度学的量 光通量是指能够被人的视觉系统所感受到的那 部分光辐射功率的大小的度量。 单位:流明(lm) 。 符号: 光通量的空间密度,即单位立体角元内的光通量,称 为光强。 单位:坎德拉(cd)。符号:I 七个国际基本物理量(SI)之一 单位面积的光通量,称为光照度。 单位:勒克斯(lx)。符号:E 表征被照面所接收光的大小 单位表面上在某一方向的光强密度。即被视物体在 视线方向单位投影面积上的发光强度。 单位:坎德拉每平方米 (cd/m2 )。符号:L 表征发光面的明亮程度 I=Ed2 =ES =I 转换关系 距离平方反比定律 垂直于光线传播方向的照度与光源在该方向的光强成正比,与光源 到表面的距离的平方成反比。 r I E E=Icos/R2 E=Icos3/H2 推导式 点光源或近似点光源下成立。 I=Er2 辐射度学 光 度 学 参 数 光通量 V() 人眼视觉函数 辐射通量 辐 射 度 学 参 数 光照度辐射照度 光亮度辐射亮度 光强度辐射强度 辐射度量和光度量的关系 如上表所示,辐射量和光度量的转换主要是人眼因数的参与。 以光通量为例,其转换公式如下: 对辐
3、射量e进行视觉加权即可得到光通量 光谱光效率(视见函数) 人眼对不同波长的感光灵敏度是不一样的,根据大量的观察结果,并取平均 后,得到了人眼对各种波长光的相对灵敏度,即视见函数 CIE明视觉光视效率V()曲 线。 555nm光,即黄绿色时的 光视效率最高 人眼在明暗环境下,灵 敏度是不一样的,总的 来说亮度越低,眼睛对 短波越敏感,总体灵敏 度也越高。 Purkinje shift 浦尔金耶漂移 目前光的度量,基本都 是基于明视觉的 二、色度学 色度学确切的讲它是研究人眼对颜色感觉规律的一门科学 。 目前在色度学上为国际 所引用的数据,是由在 许多正常视觉人群中观 测得来的数据而得出的 平均结果。 一般来说光源发出的光都可以由三种单色光混合得到,但这3种单 色光的任何一种不能由其余两种产生。这三种色便称为三原色。 三原色有很多选择。 RGB系统的三原色: 红(R)R= 700.0nm 绿(G) G= 546.1nm 蓝(B) B= 435.8nm 三原色 CIE1931 XYZ 色系统 由于从实际光谱中选定的红、绿、蓝三原色光不可能调(匹)配出存在于自 然界的所有色彩,CIE于1931
4、年从理论上假设了并不存在于自然界的三种 原色,即理论三原色,以X,Y,Z表示,以期从理论上来调(匹)配一切色彩 。 CIE 1931 XYZ标准色度系统 三刺激值 待测颜色在和指定三原色匹配时 ,所需三原色的数量,称为三 刺激值。 色品坐标 三刺激值和它们之和的比,称为色 品坐标。色坐标可以精确的表 示颜色。 色品图 色品坐标表示的平面图称为色品图。 CIE1931色品图中存在诸如色差容限不 均匀等问题, CIE推出了1976 色品图 CIE1931 色品图 x,y 表示 CIE-1976 UCS色品图 u v 表示 光谱分布 描述光谱功率和对应波长的关系。通 常会以表格或曲线形式出现。 WL(nm)波长相对光谱 3800.0071 3850.006 。 。 4500.5 。 。 7750.0042 7800.0042 色温、相关色温 色温(CT):光源色品与某一温度下 黑体色品相同时,黑体呈现的温度 。 相关色温(CCT):光源色品与某一温 度下黑体色品最接近时,黑体呈现 的温度。 色温也是表示颜色的一种方法,只不 过它的描述并不像色坐标那么精确 。 色温相应的电光源 -7500 兰
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