11、辐射测量、光度测量与镜棱镜成像原理

辐射测量、光度测量与镜棱镜成像原理

一、聚焦照明与辐射测量

聚焦照明是一种特殊的照明方式，其目标是将最大量的光通量集中到最小的区域。对于目前讨论的光源，可通过选择低 f 数的透镜来实现这一目标。大直径的透镜能够收集大量的光通量，而短焦距的透镜则可以将原始光源形成较小的图像。

在辐射测量中，之前的讨论未涉及光源的光谱输出，能量输出速率以瓦特为单位，未区分光源的辐射功率与机械或电功率源的功率。然而，在某些情况下，有必要进行这种区分，即挑选特定的波长区域并仅测量这些区域内的辐射。例如，人眼仅对 400 - 700 nm 的狭窄波长范围有响应。若在设计系统时未考虑这一事实，辐射测量计算可能显示出良好的功率通量，但人眼却可能看不到任何东西。

二、光度测量与分光光度测量

2.1 光度测量的概念

辐射测量中涉及将人眼作为探测器的子领域称为光度测量。之前讨论的所有概念仍然适用，只是需要根据人眼的响应来评估系统的输出。这可以通过将辐射测量的量和单位转换为光度测量的量和单位，或者直接以光度单位来评估系统来实现。

2.2 光谱发光效率曲线

两个领域和单位系统之间的联系通过光谱发光效率曲线体现。该曲线给出了人眼对不同波段的相对响应。其中，明视觉曲线在 555 nm 的黄绿区域达到峰值，并向光谱两端下降；暗视觉曲线在 510 nm 的蓝色区域达到峰值，用于非常昏暗的照明情况。

2.3 辐射单位与光度单位的转换

辐射单位适用于整个电磁光谱区域，而光度单位仅在狭窄的可见光区域定义。在 555 nm 处，1 瓦的辐射功率等于 680 流明。其他功率则根据明视觉光谱发光效率曲线进