光学设计光与人的关系课件.ppt

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1、.,1,光学设计,五邑大学,.,2,第4讲 光与人的关系,1 视觉与视觉适应性2 照明设计要点3 照度与光舒适性4 亮度与光舒适性5 眩光6 光的空间分布7 色温与光舒适性8 闪烁与光舒适性9 照明设计要点,.,3,1 视觉及视觉适应性,光作用于视觉器官，使其感受细胞兴奋，其信息经视觉神经系统加工后便产生视觉。通过视觉，人和动物感知外界物体的大小、明暗、颜色、动静，获得对机体生存具有重要意义的各种信息，至少有80以上的外界信息经视觉获得，视觉是人和动物最重要的感觉。,1、视觉,.,4,.,5,视神经盘（视神经乳头） （盲点）,黄斑（密集着椎体细胞的区域，颜色呈黄色）,中央凹（最敏感的地方）,视

2、神经乳头,.,6,.,7,光线进入人眼的视网膜,杆状细胞和锥状细胞起作用。杆体细胞和锥体细胞经电化学作用产生脉冲信号。脉冲信号通过视神经传送到大脑。从而产生视觉效应，使人们能看到物体。,1 视觉及视觉适应性,.,8,2、人眼视网膜上有二种感光细胞：杆体细胞和锥体细胞。 杆体细胞：只在较暗条件下（在亮度为0.001cd/m2以下）起作用，适宜于微光视觉，感光灵敏度高，仅能分辨明暗，不能分辨颜色和细节。杆体细胞不能分辨色彩的原因是因为它只含有一种类型的感光色素，这些感光细胞集中在视网膜的外围部分，引起的是外围视觉。,1 视觉及视觉适应性,.,9,锥体细胞: 在光亮（亮度为3cd/m2以上）条件下，

3、能够分辨颜色和物体的细节。 其原因：在高亮度条件下，杆体细胞响应饱和，视觉完全由锥体细胞引起，锥体细胞可能含有敏红素、敏绿素和敏蓝素三种感光色素中的一种，分别称为L型（长波，590nm）、M型（中波，540nm）以及S型（短波，450nm）锥体细胞。由于光谱灵敏度不同，这些感光色素使我们能够区分色彩。锥体细胞集中在视网膜的中心部分，密度在外围下降。锥体细胞灵敏度较低但空间分辨率较高。,1 视觉及视觉适应性,.,10,小结：视网膜 ：杆体细胞 + 锥体细胞 杆体细胞：感光灵敏度高（暗视觉 ）， 不能分辨细节， 不能分辨色彩。 锥体细胞：感光灵敏度低（明视觉 ）， 能分辨细节， 能分辨色彩。锥体细

4、胞可分敏红、敏绿、敏蓝细胞,1 视觉及视觉适应性,.,11,3、明视觉、暗视觉、中间视觉 1912，冯凯斯（J. Von Kries）根据上述现象，提出了视觉的二重功能学说，认为视觉有两重功能：视网膜中央的“锥体细胞视觉”和视网膜边缘的“杆体细胞视觉”，也叫做“明视觉”和“暗视觉”。当环境亮度介于0.001cd/m2 和3cd/m2 之间称为中间视觉。此时视网膜上的锥体细胞和杆体细胞同时起作用，蓝光比红光更为明亮。,1 视觉及视觉适应性,.,12,明视觉：3cd/m2以上暗视觉： 0.001cd/m2 中间视觉：0.001-3cd/m2，无法用一条曲线来描述,在暗视觉时，人眼只能分辨形状，不能

5、分辨细节和颜色，均是蓝灰色。,1 视觉及视觉适应性,.,13,1 视觉及视觉适应性,.,14,CIE 191：2010 中间视觉推荐系统,1 视觉及视觉适应性,.,15,在变化的各种亮度、光谱分布、视觉刺激下，视觉系统会相应地做出调整以适应这种变化过程。,明适应：,黑暗环境到明亮环境,暗适应：,明亮环境到黑暗环境,1 视觉及视觉适应性,.,16,引起光感觉的最小亮度和最低光出射角度,1 视觉及视觉适应性,明适应的时间较短，通常为10-3 秒到2分钟 暗适应的时间较长，通常为20分钟到1小时,.,17,1 视觉及视觉适应性,.,18,1 视觉及视觉适应性,.,19,2 照明设计要点,优质光环境（

6、良好照明质量）省电高效的灯具照度水平照度均匀性观察区域的亮度分布眩光等级控制调节气温感受的色温鲜艳自然的显色性降低影响生理健康的闪烁光的空间分布,.,20,20lx,非工作区域最小照度,200lx,长期有人活动的房间,工作区照明,1000-2000lx,人长期在恶劣的照明环境中工作，易引起视觉疲劳，导致眼痛、头痛、视力下降等，对于不同的作业要求，必须选择合适的照度值。,3 照度与光舒适性,照度水平取决于视觉任务水平,.,21,3 照度与光舒适性,.,22,3 照度与光舒适性,.,23,照度与易读性的关系,学习和办公：大于500lx,3 照度与光舒适性,.,24,3 照度与光舒适性,运动物体的大

7、小和速度决定照度水平,.,25,3 照度与光舒适性,.,26,3 照度与光舒适性,.,27,照度均匀度（Uniformity）,3 照度与光舒适性,.,28,3 照度与光舒适性,.,29,3 照度与光舒适性,良好的照度均匀度,.,30,光照与清醒度,3 照度与光舒适性,.,31,光照与抱怨度,3 照度与光舒适性,.,32,视场中物体的亮度与表面反射率有关,为了减少天棚与吸顶灯之间的亮度差，天棚的亮度必须足够高，但是为了防止天棚产生眩光，其亮度值一般不能大于500cd/m2,4 亮度与光舒适性,.,33,4 亮度与光舒适性,.,34,视野范围内有亮度极高的物体而导致人眼不舒服或者可见度降低的现象

8、。,5 眩光,.,35,5 眩光 眩光的分类,.,36,5 眩光 不舒适眩光,.,37,5 眩光 失能眩光,.,38,5 眩光 眩光的分类,间接眩光,.,39,5 眩光 直接眩光,.,40,5 眩光 反射眩光,.,41,2 眩光 反射眩光,.,42,5 眩光,.,43,5 眩光,间接照明不容易产生眩光,.,44,5 眩光,.,45,5 眩光,对于直接眩光可采用限制光源的亮度、采用透光材料消弱眩光、或利用灯具的保护角来控制眩光。,对于间接眩光，选择合适的灯具位置、采用发光面积大、亮度低的灯具来照明，使用的办公桌的表面无颜色。,眩光控制,灯具设计,照明方案设计,.,46,5 眩光,.,47,眩光源

9、接近近视线，进入视网膜中心，产生的刺激就越大，眩光越严重。,5 眩光,.,48,5 眩光,.,49,5 眩光,.,50,5 眩光 评测标准 GR,.,51,眩光测量计算标准是按CIEN0112-1994执行，还没有一台设备能按标准对整个灯光照明系统进行全面测量评估，通常验收只采用照度计和测色仪测量数据，眩光指数测点计算来进行。下图为国家建筑科学院的测量仪器专业，测试方法严格，用时比较长，可以给出准确的数据，而不是感性的判断。,5 眩光 评测标准 GR,.,52,统一眩光评价指标,5 眩光 评测标准 UGR,一般来说，UGR数值范围介于10 30之间，数字越小代表眩光影响愈低，反之则表示眩光影响

10、越高。,.,53,5 眩光 评测标准 UGR,.,54,5 眩光 评测标准 UGR,.,55,H4灯泡,计算机屏幕白平衡校正，亮度范围为10-3-200cd/m2,BM-5亮度计,5 眩光 眩光后的时间恢复,.,56,Eb：Lb在人眼上形成的照度,Eg：Lg在人眼上形成的照度,Eg（lx）,5 眩光 眩光后的时间恢复,.,57,5 眩光 眩光后的时间恢复,.,58,5 眩光 眩光后的时间恢复,.,59,6 光的空间分布,.,60,6 光的空间分布,.,61,光色舒适性与照度水平的关系,7 色温与光舒适性,.,62,光色舒适度与照度水平有关系，接近火焰的低色温对人的视觉是最为舒适的。在偏低或中等

11、照度下，舒适的光色是接近黄昏的色温光色。在较高的照度下，舒适的光色是接近中午的阳光或者偏蓝的高色温的颜色。,7 色温与光舒适性,.,63,光色对阅读行为的主观心理评价的影响,色温对眩光程度、冷暖感与舒适有什么影响？,7 色温与光舒适性,.,64,阅读0分钟、10 分钟与20分钟时后，受测者分别填写心理评价表,7 色温与光舒适性,.,65,受测者：20 人（男性10 人，性10 人） ，皆为建筑学院在学学生，年龄 2330 岁，无色盲或者色弱史。,7 色温与光舒适性,.,66,7 色温与光舒适性,.,67,7 色温与光舒适性,.,68,7 色温与光舒适性,.,69,8 闪烁与光舒适性,.,70,8 闪烁与光舒适性,.,71,8 闪烁与光舒适性,.,72,9 照明设计要点,.,73,9 照明设计要点,.,74,9 照明设计要点,谢谢观看！,