発光効率関数

視感度関数または明度関数は、光に対する人間の視覚の平均スペクトル感度を表します。これは、異なる色の光のペアのうちどちらがより明るいかという主観的な判断に基づいており、異なる波長の光に対する相対的な感度を表します。これは特定の個人に対する絶対的な基準ではなく、理論上の人間の目の視覚感度の標準的な観察者表現です。これは、実験目的や測色における基準として貴重です。異なる照明条件下では異なる視感度関数が適用され、明るい照明条件での明所視から薄明所視、そして低照明条件での暗所視まで変化します。特に指定がない場合は、視感度関数は通常、明所視視感度関数を指します。

CIE明所視感度関数y (λ)またはV (λ)は、国際照明委員会(CIE)によって確立され、 ISOと共同で標準化された標準関数であり、^[1]放射エネルギーを光(つまり可視)エネルギーに変換するために使用できます。また、 CIE 1931色空間の中心的な色合わせ関数でもあります。

一般的に使用されている視感度関数は 2 つあります。日常的な光レベルでは、明所視輝度関数が人間の目の反応に最もよく近似します。低光レベルでは、人間の目の反応は変化し、暗所視曲線が適用されます。明所視曲線は、CIE 1931 色空間で使用される CIE 標準曲線です。

光源の光束 (または可視光) は、明所視光度関数によって定義されます。次の式は、光源の全光束を計算します。

${\displaystyle \Phi _{\mathrm {v} }=683.002\ (\mathrm {lm/W} )\cdot \int _{0}^{\infty }{\overline {y}}(\lambda )\ファイ _{\mathrm {e} ,\lambda }(\lambda )\,\mathrm {d} \lambda ,}$

どこ

• Φ _{v はルーメン}単位の光束です。
• Φ _{e,λ は}スペクトル放射束（ワット/ナノメートル）です。
• y ( λ ) はV ( λ ) とも呼ばれ、無次元の光度関数です。
• λ は波長（ナノメートル単位）です。

正式には、積分は光度関数とスペクトル分布の内積です。^[2]実際には、積分は、発光効率関数の表値が利用可能な離散波長の合計に置き換えられます。CIEは、 380 nmから780 nmまで5 nm間隔で光度関数の値を記載した標準表を配布しています。^{[cie 1]}

標準発光効率関数は、 555 nmでピーク値が1になるように正規化されています（発光係数を参照）。積分前の定数の値は通常、次のように切り上げられます。683 lm/W。このわずかな超過分数値は、ルーメンの定義と光度関数のピークのわずかな不一致から生じています。ルーメンは、周波数540 THzで放射エネルギー1/683 Wに対して1と定義されており、これは標準空気波長555.016 nmに相当します。555 nmは光度曲線のピークです。y ( λ )の値は0.999 997で555.016 nmなので、683/0.999 997 = 683.002は乗法定数である。^[3]

683という数字は、光度の単位であるカンデラの現代（1979年）の定義に関連しています。^{[cie 2]}この恣意的な数字により、新しい定義ではカンデラの古い定義と同じ数値が得られました。

CIE 1924 明所視V ( λ ) 明度関数^{[cie 3]}は、CIE 1931 等色関数にy ( λ ) 関数として含まれていますが、スペクトルの青端が知覚される輝度に与える影響を過小評価していることは長い間認識されてきました。この標準関数を改良して、人間の視覚をよりよく表すようにする試みが数多く行われてきました。1951 年に Juddによって提案され^[4] 、 1978 年に Vos によって改良され^{[5] 、CIE} V _M ( λ )として知られる関数が生まれました。 ^{[6]最近では、Sharpe、Stockman、Jagla、Jägle (2005) が}Stockman と Sharpe の円錐の基礎^[7]と一致する関数を開発しました。

ストックマンとシャープはその後、日光下での色順応 の影響を考慮した改良された関数を2011年に発表した。^[8] 2008年の彼らの研究^[9]では、「発光効率またはV(l)関数は色順応によって劇的に変化する」ことが明らかになった。^[10]

ISO規格はISO/CIE FDIS 11664-1である。この規格では、CIE 1924関数の可視範囲における各値のnm単位の増分表が規定されている。^{[11] [12]}

非常に低いレベルの強度（暗所視）では、目の感度は錐体ではなく桿体によって媒介され、紫色に向かってシフトし、若い目では約507nmでピークに達します。感度は1699 lm/W ^[13]またはこのピークでは1700 lm/W ^[14]に達します。標準暗所視光効率関数V ′ ( λ )は、Wald (1945)とCrawford (1949)の測定結果に基づいて、1951年にCIEによって採用されました。^[15]

薄明視（暗所視と明所視の間の広い移行帯域）の輝度は、標準化が不十分である。この発光効率は、暗所視と薄明視の輝度の加重平均として表すことができるというのがコンセンサスであるが、異なる組織がさまざまな加重係数を提供している。^[16]

色覚異常は、波長に応じて目の感度を変化させます。1型色覚の人の場合、目の反応のピークはスペクトルの短波長部分（約540 nm）にシフトしますが、2型色覚の人の場合、スペクトルのピークがわずかにシフトして約560 nmになります。^[17] 1型色覚の人は、670 nmを超える波長の光に対して基本的に感度がありません。

霊長類以外の 哺乳類のほとんどは、赤色盲の人と同じ光効率関数を持っています。長波長の赤色光に対する鈍感さにより、動物の夜行性生活を研究する際にそのような照明を使用することが可能です。^[18]

正常な色覚を持つ高齢者の場合、白内障により水晶体がわずかに黄色くなることがあります。白内障により、感度の最大値がスペクトルの赤色部分に移動し、知覚される波長の範囲が狭まります。^{[出典が必要]}

• 見かけの等級
• 色覚
• 量子効率、画像センサー相当
• A 重み付けと等ラウドネス曲線、関連する音響概念

• 色彩と研究視覚研究所 - 発光効率データ表