1、 ISBN 3 901 906 46 0 FUNDAMENTAL CHROMATICITY DIAGRAM WITH PHYSIOLOGICAL AXES PART 1 CIE 170-1:2006 UDC: 612.84 Descriptor: Physiological optics, vision 535.66 Colorimetry THE INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATION The International Commission on Illumination (CIE) is an organisation devoted to in
2、ternational co-operation and exchange of information among its member countries on all matters relating to the art and science of lighting. Its membership consists of the National Committees in about 40 countries. The objectives of the CIE are: 1. To provide an international forum for the discussion
3、 of all matters relating to the science, technology and art in the fields of light and lighting and for the interchange of information in these fields between countries. 2. To develop basic standards and procedures of metrology in the fields of light and lighting. 3. To provide guidance in the appli
4、cation of principles and procedures in the development of international and national standards in the fields of light and lighting. 4. To prepare and publish standards, reports and other publications concerned with all matters relating to the science, technology and art in the fields of light and li
5、ghting. 5. To maintain liaison and technical interaction with other international organisations concerned with matters related to the science, technology, standardisation and art in the fields of light and lighting. The work of the CIE is carried on by seven Divisions each with about 20 Technical Co
6、mmittees. This work covers subjects ranging from fundamental matters to all types of lighting applications. The standards and technical reports developed by these international Divisions of the CIE are accepted throughout the world. A plenary session is held every four years at which the work of the
7、 Divisions and Technical Committees is reviewed, reported and plans are made for the future. The CIE is recognised as the authority on all aspects of light and lighting. As such it occupies an important position among international organisations. LA COMMISSION INTERNATIONALE DE LECLAIRAGE La Commiss
8、ion Internationale de lEclairage (CIE) est une organisation qui se donne pour but la coopration internationale et lchange dinformations entre les Pays membres sur toutes les questions relatives lart et la science de lclairage. Elle est compose de Comits Nationaux reprsentant environ 40 pays. Les obj
9、ectifs de la CIE sont: 1. De constituer un centre dtude international pour toute matire relevant de la science, de la technologie et de lart de la lumire et de lclairage et pour lchange entre pays dinformations dans ces domaines. 2. Dlaborer des normes et des mthodes de base pour la mtrologie dans l
10、es domaines de la lumire et de lclairage. 3. De donner des directives pour lapplication des principes et des mthodes dlaboration de normes internationales et nationales dans les domaines de la lumire et de lclairage. 4. De prparer et publier des normes, rapports et autres textes, concernant toutes m
11、atires relatives la science, la technologie et lart dans les domaines de la lumire et de lclairage. 5. De maintenir une liaison et une collaboration technique avec les autres organisations internationales concernes par des sujets relatifs la science, la technologie, la normalisation et lart dans les
12、 domaines de la lumire et de lclairage. Les travaux de la CIE sont effectus par 7 Divisions, ayant chacune environ 20 Comits Techniques. Les sujets dtudes stendent des questions fondamentales, tous les types dapplications de lclairage. Les normes et les rapports techniques labors par ces Divisions I
13、nternationales de la CIE sont reconnus dans le monde entier. Tous les quatre ans, une Session plnire passe en revue le travail des Divisions et des Comits Techniques, en fait rapport et tablit les projets de travaux pour lavenir. La CIE est reconnue comme la plus haute autorit en ce qui concerne tou
14、s les aspects de la lumire et de lclairage. Elle occupe comme telle une position importante parmi les organisations internationales. DIE INTERNATIONALE BELEUCHTUNGSKOMMISSION Die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) ist eine Organisation, die sich der internationalen Zusammenarbeit und dem Au
15、stausch von Informationen zwischen ihren Mitgliedslndern bezglich der Kunst und Wissenschaft der Lichttechnik widmet. Die Mitgliedschaft besteht aus den Nationalen Komitees in rund 40 Lndern. Die Ziele der CIE sind: 1. Ein internationaler Mittelpunkt fr Diskussionen aller Fragen auf dem Gebiet der W
16、issenschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik und fr den Informationsaustausch auf diesen Gebieten zwischen den einzelnen Lndern zu sein. 2. Grundnormen und Verfahren der Metechnik auf dem Gebiet der Lichttechnik zu entwickeln. 3. Richtlinien fr die Anwendung von Prinzipien und Vorgngen in der Ent
17、wicklung internationaler und nationaler Normen auf dem Gebiet der Lichttechnik zu erstellen. 4. Normen, Berichte und andere Publikationen zu erstellen und zu verffentlichen, die alle Fragen auf dem Gebiet der Wissenschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik betreffen. 5. Liaison und technische Zusam
18、menarbeit mit anderen internationalen Organisationen zu unterhalten, die mit Fragen der Wissenschaft, Technik, Normung und Kunst auf dem Gebiet der Lichttechnik zu tun haben. Die Arbeit der CIE wird in 7 Divisionen, jede mit etwa 20 Technischen Komitees, geleistet. Diese Arbeit betrifft Gebiete mit
19、grundlegendem Inhalt bis zu allen Arten der Lichtanwendung. Die Normen und Technischen Berichte, die von diesen international zusammengesetzten Divisionen ausgearbeitet werden, sind von der ganzen Welt anerkannt. Tagungen werden alle vier Jahre abgehalten, in der die Arbeiten der Divisionen berprft
20、und berichtet und neue Plne fr die Zukunft ausgearbeitet werden. Die CIE wird als hchste Autoritt fr alle Aspekte des Lichtes und der Beleuchtung angesehen. Auf diese Weise unterhlt sie eine bedeutende Stellung unter den internationalen Organisationen. Published by the COMMISSION INTERNATIONALE DE L
21、ECLAIRAGE CIE Central Bureau Kegelgasse 27, A-1030 Vienna, AUSTRIA Tel: +43(01)714 31 87 0, Fax: +43(01)714 31 87 18 e-mail: ciecbping.at WWW: http:/www.cie.co.at/ CIE 2006 All rights reserved ISBN 3 901 906 46 0 FUNDAMENTAL CHROMATICITY DIAGRAM WITH PHYSIOLOGICAL AXES PART 1 CIE 170-1:2006 UDC: 612
22、.84 Descriptor: Physiological optics, vision 535.66 Colorimetry CIE 170-1:2006 This Technical Report has been prepared by CIE Technical Committee 1-36 of Division 1 “Vision and Colour“ and has been approved by the Board of Administration of the Commission Internationale de lEclairage for study and a
23、pplication. The document reports on current knowledge and experience within the specific field of light and lighting described, and is intended to be used by the CIE membership and other interested parties. It should be noted, however, that the status of this document is advisory and not mandatory.
24、The latest CIE proceedings or CIE NEWS should be consulted regarding possible subsequent amendments. Ce rapport technique a t labor par le Comit Technique CIE 1-36 de la Division 1 “Vision et Couleur“ et a t approuv par le Bureau de la Commission Internationale de lEclairage, pour tude et emploi. Le
25、 document expose les connaissances et lexprience actuelles dans le domaine particulier de la lumire et de lclairage dcrit ici. Il est destin tre utilis par les membres de la CIE et par tous les intresss. Il faut cependant noter que ce document est indicatif et non obligatoire. Il faut consulter les
26、plus rcents comptes rendus de la CIE, ou le CIE NEWS, en ce qui concerne des amendements nouveaux ventuels. Dieser Technische Bericht ist vom CIE Technischen Komitee 1-36 der Division 1 “Sehen und Farbe“ ausgearbeitet und vom Vorstand der Commission Internationale de lEclairage gebilligt worden. Das
27、 Dokument berichtet ber den derzeitigen Stand des Wissens und Erfahrung in dem behandelten Gebiet von Licht und Beleuchtung; es ist zur Verwendung durch CIE-Mitglieder und durch andere Interessierte bestimmt. Es sollte jedoch beachtet werden, da das Dokument eine Empfehlung und keine Vorschrift ist.
28、 Die neuesten CIE-Tagungsberichte oder das CIE NEWS sollten im Hinblick auf mgliche sptere nderungen zu Rate gezogen werden. Any mention of organisations or products does not imply endorsement by the CIE. Whilst every care has been taken in the compilation of any lists, up to the time of going to pr
29、ess, these may not be comprehensive. Toute mention dorganisme ou de produit nimplique pas une prfrence de la CIE. Malgr le soin apport la compilation de tous les documents jusqu la mise sous presse, ce travail ne saurait tre exhaustif. Die Erwhnung von Organisationen oder Erzeugnissen bedeutet keine
30、 Billigung durch die CIE. Obgleich groe Sorgfalt bei der Erstellung von Verzeichnissen bis zum Zeitpunkt der Drucklegung angewendet wurde, ist es mglich, da diese nicht vollstndig sind. CIE 2006 All rights reserved II CIE 170-1:2006 The following members of TC 1-36, “Fundamental chromaticity diagram
31、 with physiologically significant axes“ took part in the preparation of this technical report. The committee comes under Division 1 “Vision and Colour“. Members: D. MacLeod USA J. D. Mollon Great Britain J. D. Moreland Great Britain Y. Nakano Japan J. Pokorny USA L. T. Sharpe Germany A. Stockman Gre
32、at Britain A. Valberg Norway F. Vinot France, Chair J. J. Vos The Netherlands P. L. Walraven The Netherlands, Secretary J. H. Wold Norway Consultants: H. Scheibner Germany P. Trezona Great Britain H. Yaguchi Japan III CIE 170-1:2006 CONTENTS SUMMARY VI RESUME VI ZUSAMMENFASSUNG VII 1. INTRODUCTION 1
33、 1.1 History 1 1.2 Procedure 1.3 Restrictions 2 1.4 Structure of the report 3 1.5 Definitions and symbols 2. CONE FUNDAMENTALS FOR THE 10 OBSERVER 4 2.1 Task definition 4 2.2 Basic assumptions 2.2.1 The colour matching functions (CMFs) 2.2.2 The Knig hypothesis 5 2.3 The 10 cone fundamentals 2.3.1 L
34、10- and M10-cone fundamentals, and the S10-cone fundamental from 390 nm to 505 nm 2.3.2 S10-cone fundamental beyond 505 nm 6 2.3.3 L10-, M10- and S10-cone fundamentals 2.3.4 Transformation of cone fundamentals in terms of energy to cone fundamentals in terms of quanta. 7 3. DERIVATION OF THE PHOTOPI
35、GMENT ABSORPTION SPECTRA 7 3.1 Task definition 3.2 The spectral optical density D,macula() of the macular pigment as a function of wavelength. 8 3.3 The spectral optical density D,ocul() as a function of wavelength of the lens and other ocular media 9 3.4 The peak optical density D,maxof the visual
36、pigments in the outer segments of the photoreceptors 3.5 The low density spectral absorbance of the visual pigments 10 3.6 Appendix 11 4. CONE FUNDAMENTALS FOR THE 2-OBSERVER 11 4.1 Task definition 4.2 The 2 spectral optical density D,macula() of the macular pigment 11 4.3 The spectral optical densi
37、ty D,ocul() of the lens and other ocular media 12 4.4 The peak optical densities D,max,l,D and D of the visual pigments in the outer segments of the photoreceptors,max,m ,max,s 12 4.5 The reconstructed cone fundamentals for the 2 observer 12 4.6 The S-cone fundamental beyond 505 nm 15 5. A FIELD SIZ
38、E AND AGE DEPENDENT OBSERVER 15 5.1 Task definition 15 5.2 Procedure 16 5.3 The peak optical density D of the macular pigment as a function of field size fs (1-10),max,macula 5.4 The dependence of the absorbance by the macular pigment on age 17 5.5 The spectral optical density D () of the lens and o
39、ther ocular media for field sizes from 1 to 10,ocul17 5.6 The spectral optical density D () of the lens and other ocular media as a function of age,ocul5.7 The peak optical density of the visual pigments D as a function of field size (1 to 10),max 18 5.8 The peak optical density D of the visual pigm
40、ents as a function of age,max 19 IV CIE 170-1:2006 5.9. The cone fundamentals for field sizes 1 to 10 and age between 20 and 80 years19 6. TABLES 20 Table 6.1 The 10 CMFs of Stiles and Burch (1959) in terms of energy. 20 Table 6.2 10 cone fundamentals ( )10l , ( )10m and ( )10s in terms of energy. 2
41、3 Table 6.3 The 10 cone fundamentals log ( )10,ql , log ( )q10,m and log ()q10,s in terms of quanta. 26 Table 6.4 Optical density D () of the macular pigment.,macula29 Table 6.5 Optical density D () of lens and other ocular media.,ocul30 Table 6.6 The photopigment relative quantal absorbance spectra
42、 in log units. 31 Table 6.7 2 cone fundamentals ( )l , ( )m and ( )s in terms of energy. 34 Table 6.8 The 2 cone fundamentals log ( )ql , ( )qm and ( )qs in terms of quanta. 37 Table 6.9 Maximal optical density of the macular pigment as a function of field size. 40 Table 6.10 The optical density D (
43、) of lens and other ocular media as a function of age.,ocul 41 Table 6.11 The maximal values of the optical density of the visual pigments as a function of field size. 43 REFERENCES 44 V CIE 170-1:2006 FUNDAMENTAL CHROMATICITY DIAGRAM WITH PHYSIOLOGICAL AXES PART 1 SUMMARY CIE established, in 1991,
44、the Technical Committee TC 1-36 with the following Terms of Reference: “Establish a fundamental chromaticity diagram of which the co-ordinates correspond to physiologically significant axes“. Part I of the report is limited to the choice of a set of colour matching functions and estimates of cone fu
45、ndamentals for the normal observer, ranging in viewing angle from 1 to 10. The report starts with the choice of the 10 Colour Matching Functions (CMFs) of Stiles and Burch (1959). Then, following the ideas put forward by Stockman and Sharpe (2000), by application of Knigs hypothesis, and using the m
46、ost modern data on the spectral sensitivity functions of dichromats, it is followed by the derivation of the spectral sensitivity functions of the long-wave sensitive (L-), medium-wave sensitive (M-) and short-wave sensitive (S-) cones, measured in the corneal plane for a 10 viewing field, the so ca
47、lled “cone fundamentals“. Next, by correcting these functions for the absorption of the ocular media and the macular pigment, and taking into account the optical densities of the cone visual pigments, all for a 10 viewing field, the low density absorbance functions of these pigments were derived. Us
48、ing these low density absorbance functions one can derive, taking the absorption of the ocular media and the macula, and taking into account the densities of the visual pigments for a 2 viewing field, the 2 cone fundamentals. Using the same procedure one can derive cone fundamentals for every viewin
49、g angle between 1 and 10. Effects of age can also be incorporated by application of the relationship of the absorption of the lens as a function of age. Tables are given, with intervals of 5 nm, of - 10 cone fundamentals, both in terms of energy and quanta; - optical density of the macular pigment; - optical density of lens and other
