==== CIE标准光视效率函数 ==== **一、定义**\\ CIE标准光视效率函数（$V(\lambda)$）是国际照明委员会（CIE）基于人眼视觉生理实验建立的基准函数，它定量描述了人眼对不同波长可见光的相对视觉敏感度。其核心定义为：在规定光度条件下，使两种波长的光产生相同强度视觉感受时，最敏感波长$\lambda_{\text{m}}$处的辐射通量与目标波长$\lambda$处的辐射通量的比值。\\ **二、单位**\\ 光谱光视效率是无量纲量，单位为1。它仅代表辐射通量的相对比值，没有物理量纲。\\ **三、不同光度条件的光视效率函数**\\ 人眼对光谱的敏感度会随环境亮度水平（视觉适应状态）、视场角大小以及光源在视场中的入射方向变化。因此，CIE 定义了对应不同光度条件的函数：\\ ---- **明视觉$V(\lambda)$**\\ * **适用场景**：亮度 > 5 cd·m⁻²的白天或强照明环境，如办公室、商场、户外晴天。 * **生理机制**：由视网膜锥状细胞主导，负责分辨颜色与细节。 * **核心特征**：函数峰值位于555 nm（绿光波段），对应人眼最敏感的波长。 * **相关标准**：ISO 23539:2005 (E) / CIE S 010\\ * **视角影响** * **2°视场函数 ''V(λ)''**：对应中央凹视觉，是常规光度计算的标准观察者。 * **10°视场函数 ''V₁₀(λ)''**：对应大视场视觉，反映大面积观察时的光谱感知差异，推荐用于目标角张角 > 4°或轴外观察场景。 **实际应用**：LED照明设计中，通过匹配555 nm峰值可提升灯具光效；汽车前大灯利用明视觉曲线优化白光光谱，提升道路可见度。\\ ---- **暗视觉$V'(\lambda)$**\\ * **适用场景**：亮度 < 0.005 cd·m⁻²的夜间或极暗环境，如郊外夜晚、无月光的户外。。\\ * **生理机制**：由视网膜杆状细胞主导，仅能感知明暗，无法分辨颜色。\\ * **核心特征**：函数峰值向短波长偏移至507 nm（蓝绿光波段），对长波红光的敏感度显著降低。\\ * **相关标准**： ISO 23539:2005 (E) / CIE S 010\\ **实际应用**：夜视仪、天文望远镜采用蓝绿光波段增强夜间探测能力；夜间道路标识使用蓝绿色反光材料，在低亮度下更易被人眼识别。\\ ---- **中间视觉$V_{\text{mes},m}(\lambda)$**\\ * **适用场景**：亮度介于0.005 cd·m⁻²至5 cd·m⁻²的黄昏或低照明环境，如傍晚街道、地下车库。\\ * **生理机制**：杆状细胞与锥状细胞共同作用。\\ * **核心特征**：函数由适应水平系数m决定，函数形态随环境亮度动态变化，是明、暗视觉函数的加权组合。\\ * **相关标准**：CIE 191:2010\\ **实际应用**：城市夜景照明设计需根据中间视觉曲线调整光谱，在保证视觉舒适度的同时降低能耗；智能路灯通过实时检测环境亮度动态调整光谱，适配人眼在黄昏到夜晚的视觉变化。\\ ---- **明/暗视觉函数对比曲线**\\ {{ :yanding:成像基础知识:光学:光度学:luminosity.svg.png?500|}} （图像来源：https://en.wikipedia.org/wiki/Luminous_efficiency_function#/media/File:Luminosity.svg）\\ 上图清晰展示了明视觉（黑色曲线）与暗视觉（绿色曲线）的光谱敏感度差异，暗视觉对蓝绿光（507 nm）更敏感，明视觉对绿光（555 nm）最敏感。横轴为波长，单位为纳米（nm）。 **四、基于光视效率函数的光度学计算**\\ 光视效率函数的核心应用是将辐射度量转换为光度量，其通用计算模型为：\\ $$\varPhi_{\text{v}} = K_{\text{m}} \int_{0}^{\infty} \varPhi_{\text{e},\lambda}(\lambda) \cdot V(\lambda) \, d\lambda$$\\ 其中：\\ - $\varPhi_{\text{v}}$ 为[[yanding:成像基础知识:光学:光度学:光通量_luminous_flux|光通量]]（单位：lm），代表光源被人眼感知的总光输出。\\ - $\varPhi_{\text{e},\lambda}(\lambda)$ 为[[yanding:成像基础知识:光学:光度学:辐射通量|光谱辐射通量]]（单位：W·nm⁻¹），描述光源在不同波长的物理辐射功率分布。\\ - $K_{\text{m}}$ 为[[yanding:成像基础知识:光学:光度学:发光效能|最大发光效能]]（单位：lm·W⁻¹），是光视效能函数的最大值，代表最敏感波长处的转换效率。\\ - $V(\lambda)$ 为明视觉光谱光视效率函数，对暗或中间视觉场景则替换为$V'(\lambda)$或$V_{\text{mes},m}(\lambda)$。\\ 以明视觉条件为例，人眼对 490 nm 单色光的光谱光视效率约为 555 nm 光的 20%，因此当 490 nm 单色光源的辐射功率为 555 nm 单色光源的 5 倍时，二者会在人眼中产生相同的明亮程度感知。 **查看更多**\\ [[yanding:成像基础知识:光学:光度学:光通量_luminous_flux|光通量]]