视觉功效

根据视觉作业的速度和精确度评价的视觉能力

视觉功效是指根据视觉作业的速度和精确度评价的视觉能力。通常用速度和梢度两项指标来评价。它与作业细节的大小、形状、位置、作业细节与背景的对比度等，也与外界照明条件有关。

简介

视觉功效是人借助视觉器官完成一定视觉作业的能力。通常用完成作业的速度和精度来评定视觉功效。除了人的因素外，在客观上上，它既取决于作业对象的大小、形状、位置、作业细节与背景的亮度对比等作业本身固有的特性，也有照相密切相关。在一定范围内，随着照明的改善，视觉功效会有显著的提高。研究视觉功效与照明之间的定量关系可为制定照明标准提供视觉方面的依据。我国曾对青年工人的视觉功效进行试验研究，绘制出了说明视角、对比和照度相互关系的视觉功效曲线。

其数学模型如：x=logE，y=log（100xC）y=a（α）+b1（α）x+0.0757x2loga（α）=0.378-0.2931logαb1=-0.615+0.017α式中：E为照度；C为对比；α为视角；α（α）和b1（α）是α的函数。

基于司辰视觉理论和中间视觉理论，研究了高压钠灯和金属卤化物灯在不同亮度条件下的发光效率，进行了反应时间实验，根据实验结果计算出在中间视觉条件下金属卤化物灯对高压钠灯的亮度对比系数。结果表明，金属卤化物灯的司辰视觉发光效率是高压钠灯发光效率的3倍多；当亮度大于3cd/m 时高压钠灯的发光效率高于金属卤化物灯，当亮度在 0．01～3cd/m 时金属卤化物灯的发光效率高于高压钠灯；在道路照明条件下，金属卤化物灯照明的反应时间效果比高压钠灯好。视觉功效是完成给定视觉作业的定量评价，它不仅取决于作业的大小、形状、位置、作业与背景的光反射比，也取决于照明水平、亮度对比等照明条件。视觉功效就是根据视觉作业的速度和精确度评价的视觉能力。实际上，视觉功效不但与视觉生理功能有关，还受视觉心理影响。因此，在道路照明水平下，必须要考虑人眼中新发现的第 3种感光细胞对人的机敏程度等光生物效应的影响；同时还要研究人眼中锥状感光细胞和杆状感光细胞均起作用的中间视觉的规律；确定不同道路照明光源的有效性，从而合理地指导道路照明设计。

光生物效应

人眼视网膜上第3种感光细胞——视神经结感光细胞对进人人眼的辐射产生生物效应而获得对外界的认识，这种视觉效应就是司辰视觉 (Citopic)。司辰视觉虽然是一种非映像的视觉效应，却控制了人的生物节律和强度，并影响人眼瞳孔大小。在道路照明条件下，当目标的亮度、亮度对比、视角、观察时间和眩光等相同时，人眼的视觉功效好坏由瞳孔大小决定：瞳孔收缩变小时，具有较好的视觉高效，视看目标感到清晰，可见度好；反之，视觉功效就差。研究表明，若照明光源的辐射光谱中蓝绿色光含量多，则可使人眼的瞳孔收缩得多；反之，瞳孔收缩就少。因此，照明光源的光谱功率分布影响着光生物效应作用的大小，同时会对道路照明安全产生影响。道路照明光源常采用高压钠灯(HPS)或金属卤化物灯(MH)，它们的光潜功率分布可测量得到；于是，就可以参照计算不同光源在明视觉时的发光效率的方法，即根光谱光效率以及光效能最大值，计算出不同视觉条件下 400W 的 HPS和400W 的 MH(镝灯)的发光效率。

中间视觉

研究中间视觉的方法很多，归纳起来主要有异色视亮度匹配法、闪烁光度测量法、基于反应时间的视觉功效法等。中间视觉在道路照明中应用的焦点已转向对障碍物和危险情况的早期识别的最有效照明问题，并采用反应时间法研究行车时的视觉行为。可加性法则是光度测量的基本原则，基于反应时间的视觉功效法遵循 Abney可加性法则。现采用由反应时间法确定的光度学系统来计算光源的发光效率。计算光源的发光效率之前应首先确定中间视觉时光谱光效率和光视效能最大值。研究表明，在中间视觉条件下，光谱光效率曲线不是单一的一条曲线，而是随着人眼的适应水平与照明光源的光谱功率分布变化而改变的一组曲线；光视效能最大值也不是单一的值，也是随着人眼的适应水平与照明光源的光谱功率分布变化而改变的一组值。

反应时间

人的视觉反应过程包括 5个阶段：纵览、发现、识别、鉴别和决定。反应时间是从刺激开始到观察者开始作出反应的时间。在道路照明模拟实验里，可以测得在道路照明条件下被测人员观测视标的反应时间。道路照明反应时间测量系统由观测箱、光学系统、灯箱、电子计时仪4部分组成。实验时共选择了18名具有正常的色觉和矫正视力的被测人员，在实测前均经过几轮的练习，以保证熟悉实验的操作过程，同时用不少于40min的时间来适应较暗的实验室环境。当视标偏心角为 0。时，不同背景亮度对应的 HPS和 MH反应时间实测值。在道路照明条件下，可以用反应时间来衡量照明光源的光生物效应和照明光源在中间视觉条件下对驾驶员的视觉效果的影响，也就是说反应时间这个指标反映了道路照明时视觉心理和生理对行车视觉行为的综合效果，是行车时对障碍物和危险情况早期识别最有效的一个重要评价指标。反应时间可以用道路照明反应时间测量系统来测定，并可以用来比较不同的道路照明光源照明的有效性，指导道路照明设计，从而使道路照明设计在确保道路交通安全的前提下更有利于道路照明节能。从道路照明的安全、快速、舒适和节能的角度看，采用 MH照明更为有效；但是从道路照明系统工程的观点看，还应该考虑 MH和 HPS的性价比和环境适应性等，这样才能最终确定不同光源在道路照明中的适宜性。

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