人眼進(jìn)行視看時(shí),外界刺激通過角膜、房水、晶狀體及玻璃體到達(dá)視網(wǎng)膜,視網(wǎng)膜上的錐狀及桿狀感光細(xì)胞與雙極細(xì)胞、神經(jīng)節(jié)細(xì)胞及水平細(xì)胞等構(gòu)成復(fù)雜 的網(wǎng)絡(luò)通路,把刺激初步處理為神經(jīng)沖動(dòng),并由視神經(jīng)傳送到丘腦的外側(cè)膝狀體(LGN)。 錐狀細(xì)胞和桿狀細(xì)胞有著不同的視覺功能,錐狀細(xì)胞在明視覺條件下起著主導(dǎo)作用,而桿狀細(xì)胞則主要在暗視覺條件下起作用。桿狀細(xì)胞對光刺激敏感度高,沒有顏色感應(yīng),只能分辨粗略輪廓;錐狀細(xì)胞具有較高輪廓分辨率,按所含視色素的不同吸收特性分為L,M,S三種細(xì)胞,其共同作用而產(chǎn)生了顏色的感覺。

明視覺條件下,人眼光譜感受性由亮度匹配法確定,其簡要原理即要求若干觀察者調(diào)節(jié)光譜不同單 色光強(qiáng)度以匹配一個(gè)固定亮度的參考光源,這是以主觀明亮感受作為依據(jù)確定出的人眼響應(yīng),CIE采用了得出的等能光譜感受曲線,即明視覺光譜光視效率,以此作為明視覺光度計(jì)算的基礎(chǔ)。

在暗視覺水平,采用視覺閾值測量法來確定人眼的感受性,即測量各波長單色光剛好能被觀察者看到時(shí)所需要的輻射能量,從而得到在暗視覺條件下的光譜光視效率。

當(dāng)亮度水平處于明視覺與暗視覺之間時(shí),一般為0.001~3照度 ,CIE規(guī)定為中間視覺,近年逐漸開展了對中間視覺的人眼感受性研究。在中間視覺條件下,錐狀和桿狀細(xì)胞共同產(chǎn)生作用,并隨著亮度水平的不同而發(fā)生變化,因此也決定了中間視覺人眼響應(yīng)研究的復(fù)雜性,目前還沒有相應(yīng)的光度學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。

在以上不同視覺水平條件下對人眼光譜感受性的研究,考慮的是人的主觀明暗感覺,而單從視覺機(jī)理來說人眼的視覺感受過程是復(fù)雜的,不僅僅是只有明暗刺激感受,光色刺激同樣也會(huì)影響視覺功效的評價(jià)。