A színészlelés fiziológiai alapjai Szabó Ferenc

A szem szerkezetének fejlődése Különböző fajokban különböző, mégis azonos gének működnek a kifejlesztésében pl. a légy és az egér esetében. A primitív szemben is a rhodopsin a fotopigmens, (600 millió éves) S és L (vagy M fotopigmens 500 millió éves (régebbi, mint a gerincesek).

Az emberi szem

Szem transzmisszió Folytonos vonal: Cornea és aqueous humor Szaggatott vonal: minden a retina előtt

Látótér és mélységi látás Emberi látás 208°-os szöget fog be vízszintesen Éles látás kb. 0,15 dioptrián belül: pl. 0,7 m – 1,8 m

Az emberi szem, részletek

A retina keresztmetszete

Receptorok Receptorok egy energiafajtát másikká alakítanak Pálcikák, 120 x 106, szkotopos látás,V’(l), max érzékenység 507 nm. Csapok, 6 x 106, fotopos látás Pálcika látás kb. 100-szor érzékenyebb, de vörösben nem: sötétkamra világítás Fovea centralisban, 0,2 – 0,3 mm átmérő (kb. 1°): 150 000 csap/mm2

Csap és pálcika eloszlás

Sejt elhelyezkedés a foveolaban, leképeződés az agyban Foveola kb. 0,01 %-a a retina területének, de az agyban a látókéreg 8 %-ra képeződik le. 0,4 szögperc-re vannak a csapok a foveolaban.

A fovea szerkezete

Csapok és pálcikák

Csapok Hosszú hullámhosszú, Long wavelength sensitive, érzékenység max.: 560 nm. Közepes hullámhosszú, Meddium wavelength sensitive, érzékenység max.: 530 nm. Rövid hullámhosszú, Short wavelength sensitive, érzékenység max.: 425 nm. Arányuk durván: L:M:S=32:16:1, de nagy egyéni szórás

A 3 csapféleség színképi érzékenysége

A foveális retina sematikus szerkezete

Retina képek adaptív optikával és anélkül

Adaptív optikai rendszer sematikus vázlata Caroll J, Gray DC, Roorda A, Williams DR: Recent advances in retinal imaging with adaptive optics, Opt. & Photonics News, Jan. 2005, 161, 36-42.

Csap – pálcika időfüggés Pálcikák: kb. 100 ms-os szummáció Csapok: 10 ms – 20 ms szummáció 80-90 Hz-ig villogás érzet

Fotopos – mezopos – szkotopos látás fénysűrűség, cd/m2 : 10-2 10 1000 Oftalmologiai fénysűrűség egység, retinális megvilágítás: 7 mm-es pupilla esetén 1 troland = 0,01 cd/m2

Fotopigmensek Pálcika: rhodopsin, áll az opsin-ből (egy protein) és a retinal-ból (A-vitamin származék) Csapokban különböző opsinok (meghatározzák az abszorpciós színképet) A retinal elnyeli a fényt: alakját változtaja, photoisomerizáció, esetleg kettétörik – kifakul.

Pálcikák és csapok működése Sötétben Na+ ionok áramlanak a külső szegmensbe Fény hatására a cGMP csatornák zárnak Sötétben 50 pA-es sötétáramot kapcsol ki a fény, a membrán hiperpolarizációja –40mV-ról –70mV-ra nő. cGMP: cyclic guanosine monophosphate továbbítja az információt a fényabszorpció és a sejt membrán közt

Pálcikák és csapok összehasonlítása Nagy érzékenység Sok fotopigmens Nagy belső erősítés Telítődik nappali megvilágítás esetén Lassú, hosszú integrációs idő Beeső szórt fényre érzékeny Csapok Kevésbé érzékenyek Kevesebb fotopigmens Kisebb belső erősítés Nagyobb telítési fénysűrűség Gyorsabb működés, rövidebb integrációs idő, nagyobb időbeli felbontás Nagyobb tengely irányú érzékenység

Fotopigmensek kódolása A DNS molekulán a nukleotidok sorrendje kódolja fotopigmenst A rhodopszint kódoló gene a 3. kromoszomán van, az S-csap pigmnest kódoló a 7. Kromoszomán, az L és M pigmenst kódoló az X kromoszomán, és a 364 kódoló közül csak 15 különböző. Kis különbségek az L és az M pigmensekben is vannak.

Csap sejt csoportok a retinában L, M, S csapok H1 és H2 horizontális sejtek, hozzájárulnak az antagonisztikus jel/környezet jelek kialakításához, különböző L,M, pálcika kapcsolatok (amakrin sejtek) B bipoláris sejtek, itt már centrum/környezet antagonisztikus hatások: On- és Off centrum sejtek G ganglion sejtek: MC magnoceluláris):in- és dekrementáló PC (parvoceluláris):2-2 in-és dekrementáló KC (konioceluláris):2 inkrementáló

Az antagonisztikus (L-M), (S-L,M) és L+M jelekből az agyban kialakuló észleleti szín-dimenziók

Radiometria, fotometria, színmérés

Jelenségek leírására használt három kategória Kategóriák mechanikai pld. fotometria Jelenség Mennyiség Egység világosság vagy láthatóság fénysűrűség cd/m2 távolság hosszúság méter

Radiometria, fotometria, színmérés A radiometria az optikai sugárzást fizikai mennyiségek formájában határozza meg. A fotometria ezt a sugárzást az átlagos emberi megfigyelő látására jellemző színképi függvény alapján értékeli. A színmérés a színészleléshez kíván objektíven mérhető mennyiségeket rendelni.

RADIOMETRIA Elektromágneses sugárzás optikai sugárzás: 100 nm – 1 mm hullámhosszú elektromágneses sugárzás látható sugárzás: 380 nm – 780 nm fény: a látható sugárzás által kiváltott észlelet

Elektromágneses színkép

Radiometriai segédmennyiségek d térszög: a sugárkúp által a gömbfelületből kimetszett terület és a gömbsugár négyzetének hányadosa: d=dA/r2

Színképfüggő mennyiségek hullámhossz függés: X() szűrő áteresztés színképi eloszlás: dX/d  X Katódsugár-csöves monitor fényporainak színképi eloszlás

Radiometriai mennyiségek Megnevezés Term Jele Egysége sugárzott energia radiant energy Q joule, 1 J  1 kgm2s-2 sugárzott teljesítmény radiant flux  vagy F watt (Js-1) besugárzás irradiance E Wm-2 sugárerősség radiant intensity I Wsr-1 sugársűrűség radiance L Wm-2sr-1

Radiometriai mennyiségek összefüggései sugárzott teljesítmény  , F watt (Js-1) teljesítmény eloszlás   d/d Wm-1 sugárzott energia Q joule, 1 J  1 kgm2s-2 besugárzás E  d /dA E Wm-2 sugárerősség I  d /d I Wsr-1 sugársűrűség L  d2/(d dA cos) L Wm-2sr-1

Besugárzás E  d /dA

Sugárerősség, pontszerű forrás I  d /d

Sugársűrűség A sugárzó felület dA felületeleme által a felület normálisától (n)  szögre elhelyezkedő irányban, a d elemi térszögben kibocsátott d sugáráram L  d2 /(d dA cos) , spektrális sugársűrűség: L  dL /d  = d3 /(d dA cos d)

Távolságtörvény (inverse square law) d  I d d  dA2/d2 d /dA2  E2  (I d)/dA2  (I dA2)/(dA2 d2) = E2  I / d2

Általánosított távolságtörvény dE2  (L cos1 cos2 dA1) / d2

Lambert sugárzó Lambert radiator sugársűrűsége szögfüggetlen: L()  L(,)  const.

Tükrös és diffúz reflexió

Lambert (reflektáló) felület egyenletesen diffúzan reflektáló felület nincs tükrös reflexiója reflexiós együttható:  = refl/ be refl = be cosd r a reflektált sugársűrűség irányfüggetlen: Lrefl (d)= const.

Lambert reflektáló megvilá-gítás: E visszavert sugárzás, a sugár-sűrűség irány-független:

Lambert cosinus törvény

Lambert sugárzó fénysűrűsége független a ,  szögtől mivel a gömb felületén: dA2 = R sin  R d és az elemi térszög: d = sin  d d a vetített térszög pedig: dp = sin  d d cos  A féltérbe kisugárzott össz-fényáram: M =  / dA

A féltérbe kisugárzott fényáram: Lambert sugárzó esetén:

Fotometria az optikai sugárzást a látószerv színképi érzékenységének megfelelően értékeli vizuális alapkísérlet: fényinger egyenlőség határvonal eltünése villogás minimum azonos világosság:ez más összefüggést ad!

Villogásos fotometria világosságészlelet egyenlőség meghatározása bizonytalan két fényingert felváltva juttatva a szembe, frekvenciát növelve, előbb szűnik meg a színkülönbség észlelet, mint az intenzitás észlelet (10 – 20 Hz-es tartomány)

Villogásos fotométer elvi felépítése

Mit ír le a V (l) -láthatósági függvény? heterochromatikus villogásos fotometria eltünő-éles heterochromatikus fotometria látásélesség kritikus fúziós frekvencia látszólagos mozgás minimalizálás reakcióidő

Láthatósági (visibility) függvények Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság (Commission Internationale d‘Éclairage, CIE) 1924-ben szabványosította a V(l)-görbét (világosban, fotopos látás) : 3 cd/m2 fölött érvényes 1954-ben a V’(l)-görbét (sötétben, szkotopos látás): 10-3 cd/m2 alatt érvényes További láthatósági függvények: V10(l): nagylátószögű, 10°-os látószögre VM(l): módosított láthatósági függvény

Láthatósági függvények

A V (l) -láthatósági függvény A kék színképtartományban korrekció: VM(l)- láthatósági függvény. Új ajánlás, mely a vörös és infravörös színképtartományban is ad korrekciót. Korrigált függvények csak tudományos célra, gyakorlati fotometria számára marad a V (l)- láthatósági függvény.

Világosban és sötétben való látás színképi érzékenysége

A fotometria kísérleti alapja szimmetria: ha AB, akkor BA; tranzitivitás: ha AB és BC, akkor AC; arányosság: ha AB, akkor aAaB; additivitás: ha AB, CD és (A+C)(B+D), akkor (A+D)(B+C) itt A, B stb. fényinger (stimulus): a sugársűrűség és a láthatósági függvény adott hullámhosszon vett értékének szorzata: pl. ALV() , általánosítva a sugárzás teljesítmény-eloszlását írhatjuk: SV().

A V (l) -láthatósági függvény használata

A fotometria alapjai a fenti összefüggések alapján a monokromatikus komponenseket összegezhetjük: ez adja a fotometria és radiometria kapcsolatát

A fotometria alapjai Nappali (fotopos) látás: V() , csapok közvetítik sötétben (szkotopos) látás: V’() , pálcika-látás; szembíbor (rhodopsin), additivitás és proporcionalitás fennáll:

Fotometriai mennyiségek és egységek - 1 k és k’ konstansok: ahol Km = 683 lm/W alapján definiálhatjuk a fényáram egységét a lument. De a fényerősség egysége, a kandela az alapegység. K’m = 1700 lm/W Fényáram jele:lm, egysége a lumen.

Fotopos, mezopos, szkotopos fotometria

Fotometriai mennyiségek és egységek - 2 fényerősség a pontszerű fényforrásból adott irányban, infinitezimális térszögben kibocsátott fényáram és a térszög hányadosa: jele: cd, egysége: kandela, 1 cd = 1 lm/sr

A kandela definíciója A kandela fényerősség SI egysége: azon 540.1012 Hz frekvenciájú monokromatikus sugárzást kibocsátó fényforrás fényerőssége adott irányban, amelynek sugárerőssége ebben az irányban 1/683 W/sr.”

A fényáram származtatása a fényerősségből

Fénysűrűség egysége:cd/m2, jele: Lv a dA1 felületelemet elhagyó (azon áthaladó vagy arra beeső) és adott irányt tartalmazó d térszögben sugárzott dF fényáramnak, valamint az elemi térszögnek és a felületelem adott irányra merőleges vetülete szorzatának hányadosa: egysége:cd/m2, jele: Lv

Megvilágítás Az adott pontot tartalmazó felületelemre beeső fényáramnak és ennek a felületelemnek a hányadosa egysége: lux, jele:lx; 1 lx = 1 lm/m2

Kontraszt, kontrasztviszony kontraszt: ahol Lt a jel (target) fénysűrűsége Lb a háttér (background) fénysűrűsége kontrasztviszony:

Hatásfok, fényhasznosítás sugárzási hatásfok, jel:  a sugárzó sugárzott és felvett teljesítményének hányadosa sugárforrás fényhasznosítása, egysége: lm/W a kibocsátott fényáram és a sugárzó által felvett teljesítmény hányadosa

Fényforrások fényhasznosítása Fényforrás típusa Fényhasznosítás (lm/W) Izzólámpa/halogén izzó 14,4 / 17 LED 60 … 150 Kompakt fénycső 85 Nagynyomású fémhalogén lámpa 90 Nagynyomású Na-lámpa 116 Kisnyomású Na-lámpa 206

Mezopos fotometria CAD laboratóriumokban és irányító központokban előforduló számítástechnikusi feladat útvilágítás 3 cd/m2 és 10-3 cd/m2 közötti fénysűrűség tartomány szem színképi érzékenysége V(l)-tól V’(l) felé tolódik el.

Szkotopos, mezopos és fotopos tartomány

Láthatósági függvények

Fényhasznosítás változása L, lámpa: cd/m2 Na cd/m2 Hg Fotopos: 0,05 0,05 Mezopos: 0,028 0,061 Szkotopos: 0,01 0,07 Különbség világosság észlelet, reakció sebesség és részletfelismerés között!

Belsőtéri látási feladat Munkavégzéshez a szabványos fotometriai rendszer megfelelő leírást biztosít

Világosság – fénysűrűség összefüggés Színes fény világosabbnak tűnik: Helmholz-Kohlrausch hatás Equivalens fénysűrűség fogalma L**=log(L)+C C=0,256 - 0,184y - 2,527xy + + 4,656x3y + 4,657xy4

Azonos fény-sűrűség esetén észlelt világosság

A világosság pszichofizikai korrelátuma A jelenlegi fotometriai rendszerben nincsen ilyen mennyiség A világosság információt más neurális hálózat továbbítja az agyba, mint amely a finom részletek felismerését biztosítja További bonyodalmak: tágasság, érdekesség stb.: esztétikai kategóriák

Látás az úton 2°-os foveális nézéskor V(l) érvényes periferiális nézéshez V10(l) -t kell definiálni + pálcika közreműködés

Az útjelző tábla olvasása Táblát foveálisan látjuk, V(l) érvényes Akadályt parafoveá-lisan látjuk: V10(l) + pálcika látás

A reakcióidő változása a fénysűrűséggel különböző fényforrások esetén

Két azonos fotometriai értékű színkép

Káprázás figyelembevétele Képernyős munkahelyen Ablak kápráztató hatása Általános mesterséges világítás Szomszédos munkahely helyi világítása Gépkocsi vezetés során fellépő hatások A káprázás színképi érzékenysége

Általános világítás kápráztató hatása

Képernyős munkahely optimális fénysűrűség (cd/m2) viszonyai

Két munkahelyes szoba elrendezés

Napi életritmus szabályozó hormonok és hatásuk

A világítás élettani hatásai A fény hatása a napi életritmusra

Melatonin-elnyomás színképi hatásfüggvénye

A szín fogalma A „szín” fogalmát kiegészítés nélkül ne használjuk! - inger vagy észlelet színészlelet - pszichológiai fogalom színinger - pszichofizikai fogalom radiometria - fizikai fogalom fotometria - a színinger egyik dimenziója

Színészlelet - színmérés a szín észlelet, agyunkban keletkezik színinger, mely az észleletet kiváltja, számszerűen leírható, de csak adott külső körülmények közt ad azonos észleletet színinger-megfeleltetés színinger keltés: additív színkeverés : monitor szubtraktív színkeverés: színes film, nyomtató

A színmeghatározás történetéből Young (1773-1829) –Helmholtz (1821-1894) 3 szín-látás

Ellenszín elmélet Ewald Hering (1834-1918): ellenszínek fehér-fekete vörös-zöld Sárga-kék ellenszínek

Additív szubtraktív színkeverés

Az additív színegyeztetés alapkísérlete

Grassmann törvények Minden színinger létrehozható 3 egymástól független színinger additív keverékeként. A függetlenség alatt azt értjük, hogy a három színinger közül egyik sem hozható létre a másik kettő additív keverékeként. Színegyezés létrehozásához csak a választott alapszíninger a lényeges, a színképi összetétele nem. Az egyes színingerek erősségének folyamatos változtatásának hatására az eredő színinger is folyamatosan változik.

Additív színingerkeverés Additivitás: Ha C1R1(R)+G1(G)+B1(B) C2R2(R)+G2(G)+B2(B) akkor CR(R)+G(G)+B(B), és C C1 + C2 ahol R= R1+ R2, G= G1+ G2, B= B1+ B2

Additív színingerkeverés Proporcionalitás Ha C1R1(R)+G1(G)+B1(B) akkor aC1aR1(R)+aG1(G)+aB1(B)

Színinger-megfeleltetés, színinger összetevők R =  SR()   G =  SG()   B =  SB()  

A SZÍNINGER-METRIKA ALAPJAI Additív színegyeztetés Fennáll a disztributivitás, additivitás és proporcionalitás törvénye Összehasonlító színingerek: vörös: 700 nm zöld: 546 nm kék: 435 nm

Az additív színegyeztetés alapkísérlete

Színigermegfeleltető kísérlet

CIE színingermetrika, 1 A színinger-egyenlet feltételei: 2° osztott látómező, központi fixálás, sötét környezet. Alapszíningerek (megfeleltető, refrencia, primér ingerek, -stimulusok): vörös (R): 700 nm, zöld (G): 546,1 nm, kék (B): 435,8 nm

CIE színingermetrika, 2 A színinger-egyenlet: Alapszíningerek mennyiségei: a 3 alapszíninger egységnyi mennyiségének additív keveréke az equienergetikus színingerrel azonos észleletet keltsen.

Színinger-megfeleltető függvények (colour matching functions)

X,Y,Z színinger tér: CIE 1931 szabványos színinger-észlelő

RGB - XYZ matrix transformáció

A CIE 1931 színinger-megfeleltető függvények

CIE XYZ trirtimulusos érték-ek (színinger-összetevők), önvilágítók (fényforrások) esetén a színinger-megfeleltető függvények Az függvény azonos a V(l) függvénnyel, k = 683 lm/W

szín(inger-) vagy színességi koordináták

Szín(inger-) vagy színességi diagram R, G, B: katódsugár-csöves monitor alap-színingerei Planck sugárzók vonala

A színes-ségi dia-gram színes ábrája

Másodlagos sugárzók (nem önvilágítók) színmérése ahol S(l) a megvilágító sugárforrás színképi teljesítményeloszlása r(l) a minta spektrális reflexiója

Szabványos sugárzáseloszlások és fényforrások CIE A sugárzáseloszlás CIE D65 sugárzáseloszlás további nappali sugárzáseloszlások, grafikus iparban: D50 CIE A fényforrás CIE D65 szimulátor

CIE A sugárzáseloszlás ahol: c0 = 299792458 +/- 1,2 m/s

CIE A- és D65 sugárzáseloszlás színképe

CIE 1931 és 1964 színingermérő rendszer 2°-os látószög: CIE 1931 10°-os látószög: CIE 1964 X10(), Y10(), Z10() színinger összetevők számítása

CIE 1931 és 1964 szabványos színingermérő észlelők

MacAdam ellipszisek The CIE x,y diagram színinger-megkülön-böztetési ellipszisek-kel

Egyenletes színességi skálájú diagram u' = 4X / (X+15Y+3Z) = 4x / (-2x+12y+3) v' = 9Y / (X+15Y+3Z) = 9y / (-2x+12y+3) u = u' , v = (2/3)v' CIE 1976 u,v színezeti szög: huv = arctg[(v' - v'n) / (u' - u'n)] = v* / u* CIE 1976 u,v telítettség: suv = 13[(u' - u'n)2 + (v' - v'n)2]1/2

u’,v’ színességi diagram

A tárgy színe a diffúz reflexióból adódik Átlátszatlan, nem fémes anyag diffúz reflexió beeső fény tükrös reflexió A tárgy színe a diffúz reflexióból adódik

Felület (test) színingerek mérése A visszaverés etalonja: Tökéletesen visszaverő diffúzor A szórt visszaverési tényező másodlagos etalonjai Préselt BaSO4 por-tabletta “ halon" fehér etalon Szabványos mérési geometriák 45°/merőleges irányított visszaverési tényező (reflectance factor) diffúz/merőleges visszaverési tényező, tükrös komponenst belemérve/kiküszöbölve merőleges/diffúz, visszaverési tényező, tükrös komponenst belemérve/kiküszöbölve

Magasabbrendű színtan A Hering féle opponens mechanizmus figyelembevétele: CIELAB színrendszer Színi áthangolódás: adaptálás a képernyőhöz Színvisszaadási kutatások (Sándor N.)

CIE 1976 (L*a*b*) szín(inger)tér, CIELAB színtér L* 116(Y/Yn)1/3 - 16 a* 500 ( X/Xn)1/3 - (Y/Yn)1/3  b* 200 (Y/Yn)1/3 - (Z/Zn)1/3 ha X/Xn > 0,008856 Y/Yn > 0,008856 Z/Zn > 0,008856

CIE 1976 a,b színinger-különbség és összetevői Eab   (L*)2 + (a*)2 + (b*)21/2 CIE1976 a,b króma: Cab*  (a*2 + b*2)1/2 CIE 1976 a,b színezeti szög: ha  arctan (b*/a*) CIE 1976 a,b színezeti különbség: Hab*  (Eab*)2 - (L*)2 - (Cab*)21/2

Munsell rendszer képe

Az NCS színtér

A Coloroid színtér alakja

Különböző hőmérséklet fogalmak Valódi hőmérséklet Sugárzási hőmérséklet Eloszlási hőmérséklet színhőmérséklet Korrelált színhőmérséklet

Fényforrások színi jellemzése Fény(forrás) színinger-mérése színességi koordináták (domináns hullámhossz – gerjesztési tisztaság) színhőmérséklet korrelált színhőmérséklet Fényforrás színképe színvisszaadás

Szín (inger-) diagram vagy színességi

Korrelált színhőmérséklet Azonos korrelált színhőmérsékletű vonalak (az u,v-diagramban merőlegesek a Planck görbére)

Fényforrások színi jellemzése Fény(forrás) színinger-mérése színhőmérséklet korrelált színhőmérséklet Színvisszaadás Az észlelt felület-szín függ a megvilágító színképi teljesítményeloszlásától színi áthangolódás: von Kries törvény, Bradford transzformáció, leírás az észleletet követő színrendszerben

Színi áthangolódás - 1

Von Kries színi áthangolódási törvény Fiziológiai alapszíninger-rendszerben dolgozunk Ahhoz, hogy az adott megvilágító (Rw, Gw, Bw) esetén az R, G, B-vel jellemzett szín a referencia megvilágító (Rrw, Grw, Brw) alatt ugyanolyan színészleletet hozzon létre a minta jellemzői a referencia megvilágító esetén Rr, Gr, Br a következőképen számítandók: Rr=(Rrw/ Rw)*R, Gr=(Grw/Gw)*G, Br=(Brw/Bw)*B

Színmegjelenés függ a megvilágítástól:

Két sugárzó színképe, melyek színingerpontja azonos Spetrális teljesítményeloszlás 180 160 140 120 rel. teljesítmény 100 80 60 40 20 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 hullámhossz, nm

A két sugárzó színpontja és a velük megvilágított minta színpontjai

Színvisszaadási index Minták színmegjelenése összehasonlítva ideális fényforrással történő megvilágítás alatt látható színmegjelenéssel Ideális fényforrás, a vizsgálandóval azonos korrelált színhőpmérsékletű: 5000 K alatt: Planck sugárzó 5000 K felett nappali (Daylight) sugárzáseloszlás Minták: 8 + 5 Munsell színminta von Kries színi áthangolódás Színinger-különbség U*,V*,W* térben Ri =100-DEi, Ra = S(Ri )/8, i= 1 ... 8

A színvisszaadás számítás folyamatábrája Ref. illuminant Test source Equal CCT test source U*V*W* transf. Test smpls. illum. test smpl. CIE XYZ ref. illum. Colour CRI diff. CRA Chrom. adapt.

Mérőműszerek felépítése, jellemzői Színinger mérés Mérőműszerek felépítése, jellemzői

Színingermérők csoportosítása Mérési elv szerint Spektroradiométerek és spektrofotométerek Tristimulusos színmingermérők Mérendő objektum jellemzői szerint Önvilágítók: fényforrások, monitorok stb. Besugárzás mérés Sugársűrűség mérés Reflektáló/fényáteresztő minták Irányított mérési geometria Diffúz mérési geometria

Spektroradiométerek és spektrofotométerek Főbb építőelemei Bemenő optika: lásd mérendő objektum jellemzői szerinti felépítések Monokromátor Detektor Jelfeldolgozó elektronika

Monokromátor Rácsos monokromátor Prizmás monokromátor (Interferenciás szűrős monokromátor) Hangolható LCD szűrők Szimpla monokromátor Kettős monokromátor

Színkép-bontó eszközök interferenciás szűrő

Féminterferenciás szűrő merőleges és ferde beesési szög esetén eltérő áteresztési görbe!

Interferenciaszűrő-ékes monokromátor elvi felépítése

Interferencia

Optikai rács erősítés: d (sin+sin) = m, m a rendszám

Optikai rács különböző rendek egymásra-rakódása: ha elsőrendű színképvonal 1000 nm-nél, akkor másodrendű színkép 500 nm-es és harmadrendű színkép 333 nm-es vonala azonos irányba térül el! Osztott rácsok (Jedlik) és holografikus rácsok blaze-szög

Rácsos monokromátor magasabb rendű színképek vágása prizmás elő-monokromátor-ral vagy vágó-szűrővel

Kettős monokromátoros spektrométer

CCD érzékelős spektrométer

Rácsos monokromátor felbontása szögdiszperzió, függ a rács rácsállandójától, szokásos a látható színképtartományra készített rácsok esetén: 300 – 600 vonal/mm felbontóképesség: (/) = mN ahol N a színkép kialakításában résztvevő rácsvonalak száma sík- és henger (gömb)-felületű rácsok sávszélesség, szórt fény

Az optikai sugárzás Newton kísérlete A látható színkép

Prizmás monokromátor elve

Continuous scan method

Method of measurement Sequence: test - standard Transmittance function - Bandwidth

Bandwidth & sampling

Sáváteresztés

Tristimulusos színingermérő

Subtractive Colour Mixture

Transmittance Transmittance:  = ()out / ()in Internal transmittance = External transmittance - Reflectance Optical Density

Optical Density

Transmittance change with filter thickness

Detektor illesztése a színingermeg-feleltető függvényekhez Teli szűrőzés:szubtrak-tív színinger-keverés Parciál szűrőzés: részben additív, részben szubtraktív illesztés

Detektor illesztési jósága

Fényforrás mérő geometria

Sugár- & fénysűrűségmérő

Sugár- & fénysűrűségmérő bemenő optikája látószög méretek: 0,1°--- 2°

Fényforrás teljes fényáramának/színképének mérése

Reflektáló minták mérési geometriái: 0°/45°

Reflektáló minták mérési geometriái: 45°a/0°, körkörösen

Integráló gömbös, diffúz mérés Eind: fal megvil. A: fal felület

Integráló gömbös, diffúz megvilágítás

Alulvilágítás, túlvilágítás

Összehasonlító etalonok Fényforrás: izzólámpa Áteresztés: üres fényút Visszaverés Tükör: első felületű Al-tükör & fekete üveg (Fresnel reflexió) Tökéletesen diffúz reflektor, BaSO4, PTFE

Fluoreszkáló minták mérése