第十章 色度和光度测试技术.ppt

*,*,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,第十章 色度和光度测试技术,概 述,色度学,是研究人的颜色视觉规律、颜色测量理论与技术的学科。颜色感觉与听觉、嗅觉、味觉等一样都是外界刺激使人的感觉器官产生的感觉。,色度学,是研究颜色度量和评价方法的学科，是以,光学,、,视觉生理,、,视觉心理,、,心理物理,等学科为基础的综合性科学。,现代色度学，是一门,实验性,非常强的学科。,4/8/2026,2,10-1,色度学的基本概念和实验定律,4/8/2026,3,10-1,色度学的基本概念和实验定律,1,格拉斯曼,(,H.Grassman,),颜色混合定律,格拉斯曼在总结以往颜色混合实验现象的基础上，于,1854,年归纳总结出几条实验规律，它是建立,现代色度学的基础,。,1,1,颜色的属性,明度,是指人眼对物体的明暗感觉。,色调,是指彩色彼此相互区分的特性。可见光谱中不同波长的辐射在视觉上表现为各种色调，如红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等。,彩度,表示物体颜色的浓淡程度或颜色的纯洁性，又称饱和度。物体色的彩度决定于物体表面反射光谱辐射的选择性程度。,4/8/2026,4,10-1,色度学的基本概念和实验定律,1,格拉斯曼,(,H.Grassman,),颜色混合定律,1.2,补色律和中间色律,在由两个成分组成的混合色中，如果一个成分连续变化，混合色的外貌也连续地变化。由此导出两个定律：补色律和中间色律。,补色律,每种颜色都有一个相应的补色；某一颜色与其补色以适当比例混合，便产生白色或灰色；以其它比例混合，便产生近似比重大的颜色成分的中间色。,中间色律,任何两个非补色混合，便产生中间色，其色调决定于两个颜色的相对数量，其彩度主要决定于两者在色调顺序上的远近。,4/8/2026,5,10-1,色度学的基本概念和实验定律,1,格拉斯曼,(,H.Grassman,),颜色混合定律,1.3,代替律,代替律,相似色（即外貌相同的颜色）混合后仍相似。,如果颜色,A,=,颜色,B,，颜色,C,颜色,D,，那么,颜色,A,颜色,C,=,颜色,B,+,颜色,D,根据代替律，可以利用颜色混合的方法来产生或代替所需要的各种颜色。它是一条非常重要的定律,。,1.4,亮度相加律,亮度相加律,混合色的总亮度等于组成混合色的各颜色光亮度的总和。,以上所说的格拉斯曼颜色混合,定律是色度学的,一般规律,，适,用于各种颜色的相加混合，但,是这些规律,不适用于染料或涂,料的混合,，因为染料和涂料的,混合是颜色光的相减过程。,4/8/2026,6,10-1,色度学的基本概念和实验定律,2,色度学中的基本概念,2,1,三原色,把两个颜色调节到视觉上相同或相等的方法叫,颜色匹配,。,在颜色匹配实验中，为匹配得到某一种颜色，一般需要三种颜色就可以达到匹配目的。通常称在颜色匹配实验中选取的三种颜色为,三原色,。,三原色可以任意选定,；,但是三原色中任何一种原色不能由另外两种原色相加混合得到；,最常用的是红、绿、蓝三原色。,由三原色混合而成的新的颜色只表示了被匹配颜色的外貌，而不能表示它的光谱组成。例如，由红、绿、蓝三色光混合而成的白光与连续光谱的白光在视觉上一样，但是它们的光谱组成成分却不一样，这种情况称之为,同色异谱,。,4/8/2026,7,10-1,色度学的基本概念和实验定律,2,色度学中的基本概念,2.2,三刺激值,色度学中是用三原色来表示颜色的。匹配某种颜色所需的三原色的量，称为,颜色的三刺激值,。,三刺激值不是用物理,单位,来量度的，而是用色度学的单位来量度。具体规定为：在,380,780nm,的可见光波长范围内，各种波长的辐射能量均相等时，称为,等能光谱色,。由其构成的白光称,等能白光，,简称,E,光源,。等能白光的三刺激值是相等的，且均定为一个,单位,。,4/8/2026,8,10-1,色度学的基本概念和实验定律,2,色度学中的基本概念,2.3,光谱三刺激值,或,颜色匹配函数,用三刺激值可以表示各种颜色，对于各种波长的光谱色也不例外。匹配等能光谱色所需三原色的量叫作,光谱三刺激值,，也叫作颜色的匹配函数。,对于不同波长的光谱色，其,三刺激值显然是波长的函数,。用红、绿、蓝作为三原色时，光谱三刺激值或颜色匹配函数用 来表示。,由于任何颜色的光都可以看成是由不同单色光混合而成，所以光谱三刺激值是颜色色度计算的基础。,4/8/2026,9,10-1,色度学的基本概念和实验定律,2,色度学中的基本概念,2.4,色品坐标,三原色确定后，一种颜色的三刺激值是唯一的，因此，可以用三刺激值表示颜色。,但是，由于准确测量三刺激值存在着技术上的困难，而且用三刺激值表示颜色很不直观，因而一般不直接用其表示颜色，而是用其在三刺激值总和中所占的比例来表示颜色。,这三个比例值叫作色品坐标,。假定某颜色的三刺激值分别为,R,、,G,、,B,，色品坐标为,r,、,g,、,b,，则有,显然因此，有,4/8/2026,10,10-1,色度学的基本概念和实验定律,2,色度学中的基本概念,2.5,光源色和物体色的三刺激值,颜色刺激函数,表示某颜色刺激与波长的关系函数，以表示。,无论光源色或物体色可看成是波长范围在,380780nm,内的,各光谱色以不同的比例混合的产物,。,对于波长为,的光谱色，其三刺激值,R,、,G,和,B,应分别和其光谱三刺激值 以及颜色刺激函数成正比。故有,式中，,k,为常数，称为颜色调节因子。,，,，,4/8/2026,11,10-1,色度学的基本概念和实验定律,2,色度学中的基本概念,2.5,光源色和物体色的三刺激值,当波长范围趋向于无限小时，光谱色的三刺激值为,380780nm,内所有光谱色对应的三刺激值总和就应当是被考虑颜色的三刺激值，即,4/8/2026,12,10-1,色度学的基本概念和实验定律,2,色度学中的基本概念,2.5,光源色和物体色的三刺激值,对于光源色，颜色刺激函数 就是光源的光谱功率分布，即,故有,物体色,既和照明光源的光谱功率分,布有关，也和物体的光学性质有关。,对于透射物体,对于反射物体,4/8/2026,13,10-1,色度学的基本概念和实验定律,3,CIE,标准表色度系统,国际照明委员会（英文缩写,CIE,）曾推荐了几种色度学系统，以统一颜色的表示方法和测量条件。,国际照明委员会在,1931,年同时推荐了两套色度学系统：,1931CIE-RGB,系统,和,1931CIE-XYZ,系统,，,1964,年又推荐了,CIE1964,补充标准色度学系统,。,表色系统一般包括：,三原色,三原色的单位,光谱三刺激值等,4/8/2026,14,10-1,色度学的基本概念和实验定律,3,CIE,标准表色度系统,3.1 1931CIE-RGB,系统,三原色,：红,(R)(,700nm,),、绿,(G)(,546.1nm,),、蓝,(B)(,435.8nm,),三原色单位：,三原色光（,R,）、（,G,）、（,B,）单位刺激值的光亮度比为,1.0000,：,4.5907,：,0.0601,；辐亮度比为,72.0962,：,1.3791,：,1.0000,。,光谱三刺激值：,1931CIE-RGB,系统标准色度观察者光谱三刺激值波长变化曲线,1931CIE-RGB,系统色品图,4/8/2026,15,10-1,色度学的基本概念和实验定律,3,CIE,标准表色度系统,3.2 1931CIE-XYZ,系统,三原色,：,1931CIE-XYZ,系统的三原色选择的要求是：第一，用三原色匹配等能的光谱色时，三刺激值均为正；第二，色品图上表示的实际不存在的颜色所占的面积尽量小；第三，用,Y,刺激值表示颜色的亮度。,（,X,）、（,Y,）、（,Z,）作为色度学系统的三原色是有意义的，但实际上并不存在这三种颜色。,XYZ,系统的光谱三刺激值也无法通过颜色匹配实验直接得到，而是以,1931CIE,RGB,系统光谱色品坐标值换算求得。,光谱三刺激值,：,CIE1931,标准色度观察者光谱三刺激值曲线,1931CIE,XYZ,系统色品图,这段不是光谱色，而是,770nm,（红）和,380nm,（紫）两光谱色混合色的色品轨迹。,4/8/2026,16,10-1,色度学的基本概念和实验定律,3,CIE,标准表色度系统,3.3 CIE1964,补充标准色度学系统,前面讨论的,1931CIE-RGB,标准色度学系统和,1931CIE-XYZ,标准色度学系统的基本数据都是从莱特和吉尔德实验数据换算求得,的,，因此，它们只适用于小视场角（,4,）的情况下的颜色标定。,为适应大视场情况下颜色的测量和标定，,CIE,在,1964,公布了,CIE1964,补充色度学系统。它规定了适合于,10,视场,使用的,CIE1964,补充色度观察者光谱三刺激值和色品图。,其计算方法与,1931CIE-XYZ,系统的三刺激值和色品坐标的计算方法完全相同，只不过要用本系统所规定的基本数据。,为了与,1931CIE-XYZ,系统相区别，所用的符号要加下标“,10”,。例如，三刺激值表示为,X,10,、,Y,10,、,Z,10,等。,4/8/2026,17,10-1,色度学的基本概念和实验定律,3,CIE,标准表色度系统,总结起来，用该色度学系统表示颜色的方法有以下两种：,1,）三刺激值表示颜色。,最常用的是,1931CIE-XYZ,标准色度学系统中所规定的三刺激值,X,、,Y,、,Z,。,该方法表示颜色的困难是三刺激值由于难于定标而难于准确测量。,2,）色品坐标,x,、,y,以及,Y,刺激值表示颜色。,用,x,、,y,和,Y,表示颜色是常用的方法。,4/8/2026,18,10-1,色度学的基本概念和实验定律,4,CIE,标准照明体和标准光源,在测量光学系统的光度和色度性能时，必须在统一规定的照明光源下，测量结果才可以互相比较。,为了统一测量标准，国际照明委员会（,CIE,）规定了标准照明体和标准光源。,4.1,色温和相关色温,当某种光源的色品与某一温度下的黑体色品相同时，则将黑体的温度称为光源的,颜色温度,，简称,色温,。,相关色温,700nm,490,500,380nm,550,580,600,520,480,0.8,0.6,0.4,0.2,0,0.2,0.4,0.6,0.8,x,y,CIE1931-XYZ,色品图上的黑体轨迹,C,4/8/2026,19,10-1,色度学的基本概念和实验定律,4,CIE,标准照明体和标准光源,4.2 CIE,标准照明体和标准光源,CIE,对“光源”和“照明体”的定义分别为：,“光源”,是指能发光的物理辐射体，如灯、太阳等。,“照明体”,是指特定的相对光谱功率分布，这种相对光谱功率分布不一定能用一个具体的光源来实现，而是以数据表格给出。,CIE,规定了“标准光源”和“标准照明体”的光谱分布。,（,1,）,CIE,标准照明体,A,、,B,、,C,、,E,、,D,标准照明体,A,代表绝对温度,2856K,（,1990,年国际实用温标）的完全辐射体的辐射。它的色品坐标落在,CIE1931,色品图的黑体轨迹上。,标准照明体,B,代表相关色温约为,4874K,的直射日光，它的光色相当于中午的日光，其色品坐标紧靠黑体轨迹。,标准照明体,C,代表相关色温约为,6774K,的平均昼光。它的光色近似于阴天的天空光，其色品坐标位于黑体轨迹下方。,4/8/2026,20,10-1,色度学的基本概念和实验定律,4,CIE,标准照明体和标准光源,4.2 CIE,标准照明体和标准光源,标准照明体,E,在可见光波段内的相对光谱功率为恒定值的照明体。又称为等能光谱或,等能白光,。这是一种人为规定的相对光谱功率分布，实际中是不存在的。,标准照明体,D,代表各时相（不同时间、季节和气候条件）日光的相对光谱功率分布，这种光也叫,典型日光,或,重组日光,。,对于任意相关色温的,D,照明体的光谱功率分布都可以由公式求得,;,CIE,在标准照明体,D,中推荐了几种特定的相对光谱功率分布，作为在光度、色度计算和测量中的标准日光。它们分别称为,CIE,标准照明体,D,65,、,D,55,、,D,75,。,4/8/2026,21,10-1,色度学的基本概念和实验定律,4,CIE,标准照明体和标准光源,4.2 CIE,标准照明体和标准光源,（,2,）,CIE,标准光源,A,、,B,、,C,、,D,65,标准光源,A,由色温,2856K,的透明玻璃充气钨丝灯作为,A,光源来实现标准照明体,A,。如果要求准确地模拟紫外部分的相对光谱功率分布，则推荐使用熔融石英玻璃壳或者带石英窗口的灯泡。,标准光源,B,、,C,由标准光源,A,加上各自相应的一组特定的戴维斯,一吉伯逊（,Davis-,Gib,-son,）液体滤光器组成，用来实现标准照明体,B,和,C,。,标准照明体,D,对应于标准照明体,D,，,CIE,尚未推荐出相应的标准光源，因此标准照明体,D,的模拟成为当前光源研究的重要课题之一。目前研制的模拟似,D,65,标准照明体的人工光源有：带滤光器的高压氙灯、带滤光器的白炽灯和带滤光器的荧光灯三种。,4/8/2026,22,10-1,色度学的基本概念和实验定律,小结,:,1,格拉斯曼,(,H.Grassman,),颜色混合定律,颜色的属性：明度、色调、彩度,补色律和中间色律,代替律,亮度相加律,2,色度学中的基本概念,颜色匹配、三原色、同色异谱,等能光谱色、等能白光、颜色的三刺激值、光谱三刺激值、色品坐标,颜色刺激、颜色刺激函数,3,CIE,标准表色度系统,1931CIE-RGB,系统、,1931CIE-XYZ,系统、,CIE1964,补充标准色度学系统,4,CIE,标准照明体和标准光源,色温、相关色温,光源、照明体,4/8/2026,23,10-2 CIE,色度计算方法,4/8/2026,24,10-2 CIE,色度计算方法,CIE,除了推荐标准色度系统外，还推荐了一系列的计算方法。如：,色品坐标的计算,颜色相加计算,主波长和色纯度计算,色差计算,同色异谱程度的计算等,4/8/2026,25,10-2 CIE,色度计算方法,1,色品坐标计算,已知某颜色的刺激函数 ，要计算颜色的色品坐标，必须先求得颜色的三刺激值。计算公式为：,k,叫做,归化系数,，它是将照明物体（或光源）的,Y,值归一化为,100,时得出的,为波长,的,光谱三刺激值,自发光物体色：,透射物体色：,反射物体色：,4/8/2026,26,10-2 CIE,色度计算方法,1,色品坐标计算,计算出物体的三刺激值后，由下式计算其色品度坐标,注意,式中的,Y,是被测色的光通量,4/8/2026,27,10-2 CIE,色度计算方法,2,颜色相加计算,已知两种颜色各自的色品度坐标计算,x,1,、,y,1,、亮度,Y,1,，,x,2,、,y,2,、亮度,Y,2,。,计算法,原则：混合色的三刺激值为各个混合色的三刺激值的和；可,以推广到更多种颜色相加混合。可以表示为,4/8/2026,28,10-2 CIE,色度计算方法,2,颜色相加计算,计算步骤：,由,可得,于是,混合色的色品坐标和亮度为,4/8/2026,29,10-2 CIE,色度计算方法,2,颜色相加计算,作图法,在,CIE1931,色品图上应用重力中心定律的原理用作图法求出混合色的色品点。,700nm,490,500,400nm,550,580,600,520,480,KC,2,KC,1,M,(,P,+,Q,),Q,(,C,2,),P,(,C,1,),(,x,1,y,1,),(,x,2,y,2,),0.8,0.6,0.4,0.2,0,0.2,0.4,0.6,0.8,x,y,颜色相加作图法图示,4/8/2026,30,10-2 CIE,色度计算方法,3,主波长和色纯度计算,主波长,用某一光谱色按照一定比例与一特定的参照光源（如等能白光,E,，,CIE,标准光源,A,、,C,，标准照明体,D,65,）相混合匹配出某种颜色，则该光谱色的波长就是该颜色的,主波长,d,。,但是，在色品图上光谱轨迹两端（,400nm,和,700nm,）与参照光源的色品点组成的三角区域内的颜色没有主波长，因而引入,补色波长,概念，用,-,d,表示。,已知某颜色的色品坐标（,x,，,y,）和参照光源的坐标（,x,0,，,y,0,），可以方便地用作图法确定某颜色的主波长或补色波长。,700nm,490,500,400nm,550,580,600,520,480,O,(,x,0,y,0,),L,(,x,y,),0.8,0.6,0.4,0.2,0,0.2,0.4,0.6,0.8,x,y,确定颜色的主波长和补色波长,M,(,x,y,),N,(,x,y,),495.4,519.4,4/8/2026,31,10-2 CIE,色度计算方法,3,主波长和色纯度计算,色纯度,色纯度是指样品颜色同主波长光谱色接近的程度，色纯度有兴奋纯度和亮度纯度两种。,兴奋纯度,兴奋纯度与前述的,彩度,含义相同。,它表明主波长的光谱色在样品颜色中所占亮度比重,亮度纯度,4/8/2026,32,10-3,色度的测试方法和应用,4/8/2026,33,10-3,色度的测试方法和应用,1,积分球及其应用,在色度与光度测量装置中广泛使用积分球部件。,结构特点,积分球是一个中空的金属球体；,球壁上开有一个或几个窗孔，用于进光和放置光接收器件；,球内壁上应涂以理想的漫反射材料，也就是漫反射系数接近,1,的材料。常用的材料是,氧化镁,（或,硫酸钡,）。,性能特点与要求,可以证明，进入积分球的光经过吸收很小的内壁涂层的多次反射，最后可达到内壁上具有均匀分布的照度。,并且该照度较入射光通量除以球内壁面积的照度值大得多（可提高信噪比）。,积分球上的总开孔面积应尽可能小，把积分球的直径做得比较大。,4/8/2026,34,10-3,色度的测试方法和应用,1,积分球及其应用,用途：,1,2,3,4,5,a,）光接收器,b,）均匀亮物面,c,）球形平行光管,1-,硒光电池,2,光源,3-,开孔塞子,4-,牛角形消光管,5-,准直物镜,带有准直物镜、灯泡和黑、白塞子的积分球体称为球形平行光管,4/8/2026,35,10-3,色度的测试方法和应用,2,颜色的测量方法和仪器,*颜色的测量,必须建立在现代色度学的基础之上。任何测色仪器只要能给出与,CIE,推荐的标准完全一致的三刺激值，该仪器就认为是准确的，而不论它是否能真正给出物体呈现在观察者眼里的色刺激外貌。,测色的方法分类：,4/8/2026,36,10-3,色度的测试方法和应用,2,颜色的测量方法和仪器,色度计,光电色度计可以由仪器的响应值直接得到颜色的三刺激值。,光电色度计由照明光源、校正滤光器、探测器组成。关键问题是设计修正照明光源和探测器光谱特性的,校正滤光器,。,为了模拟标准观测者在标准照明体下观察物体颜色特性，色度仪器的总光谱灵敏度必须符合,卢瑟条件,。卢瑟条件是校正滤光器设计的基础，以公式表示如下,仪器内部光源的光谱功率分布,为比例常数,校正滤光器的光谱透射比,探测器的光谱灵敏度,选定,CIE,推荐的标准照明体的光谱功率分布,标准色度观察者的光谱三刺激值,比对下式：,知道：仪器的各个探测器所测得的电信号,值就正比例于物体颜色的三刺激值。,核心问题：,滤光器的设计,4/8/2026,37,10-3,色度的测试方法和应用,2,颜色的测量方法和仪器,色度计,光电色度计有四个探测,器和三个探测器之分。,CIE1931,标准色度观察者,光谱三刺激值曲线,4/8/2026,38,10-3,色度的测试方法和应用,2,颜色的测量方法和仪器,色度计,基本结构：,特点：,方便,现场使用,准确度不高,常用于比较两种颜色,积分球,X,Y,Z,透射样品,平衡用光电管,反射样品,Y,光源,光电色度计的光学系统图,4/8/2026,39,10-3,色度的测试方法和应用,2,颜色的测量方法和仪器,测色分光光度计,利用测色分光光度计可以测量物体的透射色和反射色。,原理：这类仪器不是直接测量颜色的三刺激值，而是测量物体的光谱反射率或光谱透射特性，再用前述的,CIE,推荐的标准照明体和标准色度观察者的光谱三刺激值，利用公式计算求得被测颜色的三刺激值。,与色度计方式测色比较，其特点：,测量准确度高，,仪器复杂和昂贵，,数据处理也较复杂,4/8/2026,40,10-3,色度的测试方法和应用,M,6,M,1,D,2,W,I,CH,S,1,M,3,G,1,G,2,M,2,M,4,M,5,M,7,M,8,M,10,M,9,M,11,M,12,M,13,M,15,M,14,M,16,PbS,PMT,试样室,U-3400,型分光光度计的光学系统原理图,A,S,2,S,3,P,W,I,-,碘钨灯,D,2-,重氢灯,CH,机械遮光器,S,1,S,2,S,3,-,狭缝,M,反射镜（,M,7,M,9,柱面镜，,M,8,玻璃调制盘）,P,色散棱镜,G,1,G,10-,光栅,PbS,硫化铅探测器,PMT,光电倍增管,4/8/2026,41,10-3,色度的测试方法和应用,3,测色应用例,有色光学玻璃的色度测量,首先应测量出它的光谱透射比数据；,根据前面介绍的,CIE,色度计算方法，计算出在某种光源照射下的颜色三刺激值和色品坐标；,并进一步地可以得到描述颜色的色品特征的两个指标，即主波长和色纯度。,计算例参见书上的例子。,4/8/2026,42,10-5,光学系统透过率测试技术,4/8/2026,43,10-5,光学系统透过率测试技术,概述,光学系统的透过率反映了经过该系统之后光能量的损失程度，是系统成像质量的,重要指标,之一。,光能量损失，亮度将降低；,光谱特性变坏；,产生杂散光；,彩色还原效果,变差,。,4/8/2026,44,10-5,光学系统透过率测试技术,定义：,光学系统的透过率,光学系统的光谱透过率,光学,系统的,白光透过率,考虑照明光源、光学系统、接收器的总的透过率,出射的光通量,入射的光通量,4/8/2026,45,10-5,光学系统透过率测试技术,1,望远系统透过率的测量,1,2,3,4,5,6,1-,小孔光阑,10-,平行光管,3-,可变光阑,4-,被测望远镜,5-,检流计,6-,积分球,望远系统透过率测量光路图,望远系统的白光透过率为,“实测”读数,“空测”读数,测望远镜系统的,光谱透过率,，,将照明光源换成单色光即可，,并在规定波长范围内按一定波,长间隔逐点进行透过率测量,4/8/2026,46,10-5,光学系统透过率测试技术,2,照相物镜透过率的测量,照相物镜透过率测量和望远系统透过率测量方法基本相同，也分空测和实测两步：,照相物镜的透过率一般都是指轴上透过率，也有一些广角照相物镜需要测量透过率随视场变化的情况。,4/8/2026,47,10-5,光学系统透过率测试技术,2,照相物镜透过率的测量,2.1,照相物镜轴上点透过率的测量,测量照相物镜轴上点透过率的光路,a),b),O,L,F,S,A,D,I,4/8/2026,48,10-5,光学系统透过率测试技术,2,照相物镜透过率的测量,2.1,照相物镜轴上点透过率的测量,近距离工作物镜的透过率测量光路,a),b),S,A,O,D,I,注意,：会聚光路中,积分球的位置变化和,光束控制,不切割光束,4/8/2026,49,10-5,光学系统透过率测试技术,2,照相物镜透过率的测量,2.2,照相物镜轴外点透过率的测量,*应注意使入射光束的中心通过入瞳中心。,S,A,O,D,I,测量照相物镜轴外透过率的光路,L,4/8/2026,50,10-5,光学系统透过率测试技术,2,照相物镜透过率的测量,2.3,测量条件和注意事项,光学系统透过率的测量值与,测量条件,有密切关系，为了使测量结果能互相比较，必须要制订统一的测量条件标准。下面是国际标准化组织（,ISO,）在照相物镜光谱透过率测量标准中的测量条件中提出的几点建议：,单色仪的,出射狭缝,高度必须小于平行光管物镜焦距的,1,30,。,测量,光束直径,应等于被测照相物镜入瞳直径一半，光束中心与入瞳中心重合。,对一般的照相物镜，测量光谱透过率的,波长范围可,为,360,700nm,。测量波长间隔的选取原则是：当每,nm,的透过率变化量大于,0.2,时，波长间隔取,20nm,，否则取,40nm,。,单色仪出射的,单色光的半宽度,应不大于,10nm,。如果使用窄带滤光片，则在被测物镜透射率每,nm,变化量小于,0.2,时，半宽度选为,20nm,即可。每,nm,变化量大于,0.2,时，半宽度应适当小些。,4/8/2026,51,10-5,光学系统透过率测试技术,2,照相物镜透过率的测量,2.3,测量条件和注意事项,积分球的直径和位置,应使投射到其后壁上的光斑直径为可变光阑直径的,0.5,2,倍。另外，积分球入口处光束直径不得超过积分球入口直径的四分之三，并且光束应位于孔中央。,测量时还应注意被测物镜的外露,光学表面,应擦拭干净，测量应在,暗室内进行,，仪器照明,光源漏光,不能进入积分球，光电,探测器,应有足够好的线性，在整个测量过程中要保持,光源稳定,。,4/8/2026,52,光度与照明技术,4/8/2026,53,照明的四个基本度量,光通量,光强度,照度,亮度,4/8/2026,54,什么是光通量？,光源在单位时间内发出的光的总量称光通量,以,F,表示,.,单位为流明,(lm),1w(,波长,555,纳米）,=683,流明,常见某些光源的光通量：,自行车头灯,:,、,3W30 lm,白志灯,:75W900 lm,荧光灯,:TLD 58W5200 lm,4/8/2026,55,波长,(nm),相对视觉灵敏度,400,0,500,600,700,800,555 nm,0,2,0,4,0,6,0,8,1,0,光谱视觉敏感度,人眼在可见光谱范围的视觉敏感度随波长而变化,峰值为,555 n m(,绿色,).,光通量就是以人眼视觉曲线为标准的能量,.,4/8/2026,56,辐射功率比重对比光谱视觉敏感度,Na,波长,(nm),400,500,600,700,800,555 nm,490 nm,589 nm,相对视觉灵敏度,0,0,2,0,4,0,6,0,8,1,0,1w(,波长,555,纳米）,=683,流明,1w(,波长,490,纳米）,=0.2*683=137,流明,4/8/2026,57,人眼,绿色植物,400,500,600,700,800,555 nm,675,nm,0,0,2,0,4,0,6,0,8,1,0,人眼的灵敏度和绿色植物光合作用,相对视觉灵敏度,波长,(nm),4/8/2026,58,什么是发光强度？,*,发光强度是通过照度计在距离光源较大一段距离时测量的。,I,光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向上的光强度,(,简称光强,),以,I,表示,.,单位为坎德拉,(,cd,),4/8/2026,59,什么是照度？,入射于被照物体单位面积上的光通量就是照度。以,E,表示。单位为勒克斯,(lx=lm/m2),*,照度与光通量入射到表面的方向无关。,4/8/2026,60,100 lux 2500 lux 5000 lux 10 000 lux 100 000 lux,通常室内外照度等级,(,中午阳光下不同位置的照度,),4/8/2026,61,什么是亮度？,*,亮度是根据对比而来，因此是由主观感觉决定的，它取决于照度和材料的反射特性。因为在计划阶段，这些材料大部分是未知的，因此只有照度是可以预知的。,光源在某一方向的光亮度,(,简称亮度,),是光源在该方向上的单位投影面在单位立体角中发射的光通量,.,以,L,表示,.,单位为坎德拉,/,平方米,(cd/m2),4/8/2026,62,什么是固体的表观面积？它和亮度的关系？,用圆锥体来演示,表观面积即与观察方向成直角的一个平面上，其表面任意区域的投射。因为光强度和表观面积都和距离无关，所以亮度也和距离无关,4/8/2026,63,光源结构及原理,在照明工程中常用的光源有,白炽发光的白炽灯和卤钨灯，低压气体放电的各种荧光灯和高强气体放电的荧光高压汞灯，金属卤化物灯和高压钠灯等。,常用光源分类如下表：,4/8/2026,64,4/8/2026,65,不同光源所呈现色温,显色指数分类,4/8/2026,66,白炽灯与卤钨灯,一、,白炽灯原理,凡是根据,热辐射原理工作的光源都可称为白炽灯。,目前常用的白炽灯分两类，即普通白炽灯和卤钨灯。,白炽灯靠电能将灯丝加热到白炽而发光。,在灯丝发光的同时还产生大量的,红外辐射,和小量的,紫外辐射,，它们最终以热能的形式而损失掉。显然，要想提高白炽灯的光效，应选用高熔点材料做灯丝，并使之在尽可能高的温度下工作。,（一）白炽灯的结构,普通白炽灯泡由钨丝、玻璃泡、灯头、支架、引线等几部分组成，内充氩、氮、或氩氮混合气体，,通常的工作压力约为,1.013x10,5,Pa,，,而氩氮的比例由额定电压和灯丝温度而定，通常白炽灯使用氩气在,86%98%,之间。,4/8/2026,67,白炽灯类型：白炽灯泡有普泡、蘑菇泡、圆球泡、烛形泡、反射泡、节日泡和花生米灯泡等系列产品。,（一）白炽灯的色温、显色指数,白炽灯的光效较低（约为,1217lm/W,），,色温较低一般为,24002900K,，,但显色性较高，显色指数,Ra,高达,99100,。,到目前为止，它是应用最广泛的一种光源。,4/8/2026,68,二、卤钨灯,卤钨灯属于热辐射光源，工作原理基本上与普通白炽灯一样，,在结构上有较大的的差别。最突出的差别就是卤钨灯泡内所填充的气体含有部分,卤族元素或卤化物。,卤钨灯的光效较高（约为,1821lm/W,），,色温较低一般为,27003300K,，,显色性较高，显色指数,Ra,高达,99100,。,（一）卤钨灯的结构,卤钨灯是由钨丝、充入卤素的玻璃泡和灯头等构成。卤钨灯有双端、单端和双泡壳之分；,（二）卤钨灯的分类,1,按充入灯泡内的不同,卤素,可为,碘钨灯和溴钨灯；,2,按灯泡,外壳材料,的不同可分为,硬质玻璃卤钨灯、石英玻璃卤钨灯；,4/8/2026,69,3,卤钨灯按工作电压的高低不同可分为,市电,卤钨灯（,220V,）,和,低电压,型卤钨灯（,6V,、,12V,、,24V,）；,4,卤钨灯按灯头结构的不同可分为,双端、单端卤钨灯,；,（三,）,卤钨灯的工作原理,当充入卤素物质的灯泡通电工作时，从灯丝蒸发出来的,钨，与卤素化合，形成一种挥发性的卤钨化合物。,卤钨化合物在灯泡中扩散运动，当扩散到较热的灯丝周围区域时，卤钨化合物分解成卤素和钨，释放出来的钨沉积在灯丝上，而卤素再继续扩散到其温度较低的灯泡壁区域与钨化合，形成卤钨循环。,4/8/2026,70,（四）,卤钨灯的应用,使用时应注意以下问题：,卤钨灯不适用于低温场合。双端卤钨灯工作时，灯管应水平安装，其倾斜角度不得超过,4,0,，否则会缩短其使用寿命,；,另外，由于卤钨灯灯丝细长又脆，卤钨灯使用时，要避免震动和撞击，也不宜作为移动照明灯具。,灯杯（,MR16,、,MR11,）,灯珠,PAR,灯光源,4/8/2026,71,荧光灯,荧光灯与白炽灯的发光原理完全不同，荧光灯是一种低压气体放电灯。,所谓气体放电就是指电流通过气体媒介时的放电现象。气体放电现象是非常普遍的，例如厦日雷雨时的闪电，使用电焊机时产生很强的光等都是气体放电现象。,4/8/2026,72,一、荧光灯的发光原理,荧光灯的常用荧光粉是三基色粉；一种低压汞蒸气体放电灯。灯管内水银蒸气的原子在放电时激发出,253.7nm,紫外线。紫外辐射被管壁上的荧光粉吸收，转变成可见光。,转换效率和灯的颜色主要取决于荧光粉的种类和性质。,二、荧光灯的光电特征,1,、,电压特性：电源电压的变化，会引起各种特性的变化。无论电压过高或过低，都会缩短灯的寿命，因为电源电压增高，使灯电流增大，灯管会黑化，寿命缩短；,而电源电压降低，电极温度降低，灯不易启动，促使电极物质溅散，也使寿命缩短，,所以要求电源电压的波动范围必须为额定值的,6,以内，同时灯用镇流器的选择和匹配也非常重要。,4/8/2026,73,2,环境温度对荧光灯的影响,灯的工作特性，还取决于管内汞的蒸汽压，因此也受环境温度影响，,当温度过低时，汞蒸汽压力下降，汞原子电离率下降，启动困难，同时紫外线的辐射减少。,当环境温度过高，管内汞蒸气压力增高，紫外线反而减少，其他谱线增加。,因此，环境温度过低和过高都会影响荧光灯的发光效率。,荧光灯不宜用在户外。,3,开关次数对寿命的影响,荧光灯频繁启动会大大消耗阴极物质，从而使寿命降低。,通常，荧光灯寿命是指每开一次点燃,3h,的总使用时间。连续工作时间越长，寿命越长，因此，在频繁开关灯具的场所不宜使用荧光灯。,4/8/2026,74,高强度气体放电灯,荧光灯以外的气体放电灯都属于第三代光源。,详细内容略,双端金卤灯（,R*7S,）,单端插口金卤灯（,G12,）,4/8/2026,75,一、光源的选择和灯具（怎样选择光源）,1,、光源的种类和特性,2,、光色（色温）和照明,商品,的显色方法,适应卖场的气氛,空间上的愉悦感所必要的空间,色温体现出充实感、心理上的满足所必要的空间,照明设计,4/8/2026,76,二、商业照明的分类和方法,商业照明基本上是由：,1,、一般照明,2,、重点照明,3,、装饰照明三部分构成,。三部分的构成比例要适当，而且要统筹兼顾、相互配合，就能获得优美的照明效果。,基础,照明,环境照明,确保店铺内必要的基本的亮度的照明。,环境照明,重点照明,局部突出的照明。,基础照明的进一步设想，进一步演绎渲染店铺,环境照明一般表现在远观效果,基础,照明,重点,照明,基础,照明,4/8/2026,77,商品照明例,使用筒射灯的重点照明,使用柜架下方照明的商品照明,4/8/2026,78,商品照明例,(,重点照明,),突出金属的光泽感,柜,下灯,的,照明,突出,商品,的,凹凸感,4/8/2026,79,三、照明设计标准,(,参考,),国外商业照明照度标准值（,lx,）,序 号,场 所,CIE,标准,德 国,英 国,1,百货商店,500,500,2,超级市场,500750,750,500,（垂直照度）,3,橱窗,900,1000,4,大型商业中心,500750,5,其它任何地段,300500,4/8/2026,80,日本,JIS,照度标准值,序 号,场 所,照度（,lx,）,备 注,1,日用品商店（杂货、食品等）,150250500,2,流行型店（服装、钟表、眼镜等）,300500750,3,文化用品（家电、乐器、书店）,500700,4,趣味休闲商店,(,相机,.,手工艺,.,花,.,收藏品等,),200300500,5,高级专业商店（贵重金属、服装、艺术品等）,150200300,6,美容店、理发店,150200300,7,生活用品专卖（儿童用品、食品）,300500750,兼有,75,8,超级市场（城市中心）自选商场,7501000,9,超级市场（城市中心）自选商场,300500750,10,大型店（百货店、批量售卖等）,500750,11,食堂、饭店、餐馆、饮食店,150200300,12,游兴饮食店,75,4/8/2026,81,国际照明委员会照明标准（,CIES 008/E-2001,）,商业部分,室内作业或活动种类,Em(lx,),VGR,Ra,英 国,零售店,销售区（小）,300,22,80,销售区（大）,500,22,80,收银区,500,19,80,包装区,500,19,80,4/8/2026,82,关于,LED,计量测试国际标准的介绍,国标照明委员会（,CIE,）,第二分部（,D2,）于,2001,年,5,月在美国华盛顿国家标准局（,NIST,）,召开,CIE,第二次,LED,专家会议，共有美国、法国、英国、中国、日