1、 SBN 3 900 734 99 2 RETROREFLECTION: DEFINITION AND MEASUREMENT CIE 54.2-2001 UDC: 535.312 Descriptor: Regular reflectance 535.361.2 Diffuse reflectance THE INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATION The International Commission on Illumination (CIE) is an organisation devoted to international co-oper
2、ation 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 39 countries and one geographical area and of 7 associate members. The objectives of the CIE are : 1. To provide an internati
3、onal forum for the discussion 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
4、provide guidance in the application 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
5、in the fields of light and lighting. 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 ea
6、ch with about 20 Technical Committees. 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 y
7、ears at which the work of the 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 INTERNATIO
8、NALE DE LECLAIRAGE La Commission 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 reprsen
9、tant 39 pays plus un territoire gographique, et de 7 membres associs. Les objectifs 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 do
10、maines. 2. Dlaborer des normes et des mthodes de base pour la mtrologie dans les 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
11、 prparer et publier des normes, rapports et autres textes, concernant toutes matires 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
12、 sujets relatifs la science, la technologie, la normalisation et lart dans les 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
13、de lclairage. Les normes et les rapports techniques labors par ces Divisions Internationales 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 l
14、avenir. La CIE est reconnue comme la plus haute autorit en ce qui concerne tous 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)
15、 ist eine Organisation, die sich der internationalen Zusammenarbeit und dem Austausch von Informationen zwischen ihren Mitgliedslndern bezglich der Kunst und Wissenschaft der Lichttechnik widmet. Die Mitgliedschaft besteht aus den Nationalen Komitees in 39 Lndern und einem geographischen Gebiet und
16、aus 7 assoziierten Mitgliedern. Die Ziele der CIE sind : 1. Ein internationaler Mittelpunkt fr Diskussionen aller Fragen auf dem Gebiet der Wissenschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik und fr den Informationsaustausch auf diesen Gebieten zwischen den einzelnen Lndern zu sein. 2. Grundnormen und
17、Verfahren der Metechnik auf dem Gebiet der Lichttechnik zu entwickeln. 3. Richtlinien fr die Anwendung von Prinzipien und Vorgngen in der Entwicklung internationaler und nationaler Normen auf dem Gebiet der Lichttechnik zu erstellen. 4. Normen, Berichte und andere Publikationen zu erstellen und zu v
18、erffentlichen, die alle Fragen auf dem Gebiet der Wissenschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik betreffen. 5. Liaison und technische Zusammenarbeit mit anderen internationalen Organisationen zu unterhalten, die mit Fragen der Wissenschaft, Technik, Normung und Kunst auf dem Gebiet der Lichttechni
19、k zu tun haben. Die Arbeit der CIE wird in 7 Divisionen, jede mit etwa 20 Technischen Komitees, geleistet. Diese Arbeit betrifft Gebiete mit grundlegendem Inhalt bis zu allen Arten der Lichtanwendung. Die Normen und Technischen Berichte, die von diesen international zusammengesetzten Divisionen ausg
20、earbeitet werden, sind von der ganzen Welt anerkannt. Tagungen werden alle vier Jahre abgehalten, in der die Arbeiten der Divisionen berprft 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. Au
21、f diese Weise unterhlt sie eine bedeutende Stellung unter den internationalen Organisationen. Published by the COMMISSION INTERNATIONALE DE LECLAIRAGE 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
22、.at/cie/ CIE 2001 ISBN 3 900 734 99 2 RETROREFLECTION: DEFINITION AND MEASUREMENT CIE 54.22001 Rev. No. Date Revision Notes 1 Nov. 2001 Page III TC members: The correct name is Motoi Nanjo Page 25 Third line from bottom should read: E (xe- xc, ye- yc, ze- zc) observation UDC: 535.312 Descriptor: Reg
23、ular reflectance 535.361.2 Diffuse reflectance CIE 54.2-2001 This Technical Report has been prepared by CIE Technical Committee 2-36 of Division 2 “Physical Measurement of Light and Radiation” and has been approved by the Board of Administration of the Commission Internationale de lEclairage for stu
24、dy and application. 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 man
25、datory. The latest CIE proceedings or CIE NEWS should be consulted regarding possible subsequent amendments. Ce rapport technique a t prpar par le Comit Technique CIE 2-36 de la Division 2 “Mesures physiques de la lumire et des radiations” et a t approuv par le Bureau de la Commission Internationale
26、 de lEclairage pour tude et application. Le document traite des connaissances courantes et de lexprience dans le domaine spcifique dcrit de la lumire et de lclairage; il est destin tre utilis par les membres de la CIE et tous les intresss. Il faut cependant noter que ce document est indicatif et non
27、 obligatoire. Les derniers comptes rendus de la CIE ou du CIE NEWS devront tre consults pour connatre dventuels amendements. Dieser Technische Bericht ist vom CIE Technischen Komitee 2-36 der Division 2 “Physikalische Messungen von Licht und Strahlung” ausgearbeitet und vom Vorstand der Commission I
28、nternationale de lEclairage gebilligt worden. Das 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 D
29、okument eine Empfehlung und keine Vorschrift ist. 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 compil
30、ation of any lists, up to the time of going to press, 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 vo
31、n Organisationen oder Erzeugnissen bedeutet keine 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 2001 II CIE 54.2-2001 The following members of TC 2-36, Retro
32、reflection: Definition and Measurement Recommendations, Revision of CIE 54-1982 took part in the preparation of this technical report. The committee comes under Division 2 “Physical Measurement of Light and Radiation”. This present publication replaces CIE 54-1982 “Retroreflection: Definition and Me
33、asurement“. John Arens U.S.A. Dennis Couzin U.S.A. Peter Dibbern Germany S. Allen Heenan U.S.A. (deceased) Roger Hubert France Norbert Johnson U.S.A. Wolfgang Kramp Germany Motoi Nanjo Japan David H. Price United Kingdom Justin Rennilson U.S.A. (Chairman) Hans J. Schmidt-Clausen Germany Kai Srenson
34、Denmark Heinz Terstiege Germany (deceased) Gsta Werner Sweden TABLE OF CONTENTS SUMMARY VII RESUME . VII ZUSAMMENFASSUNG VIII FOREWORD 1 1. OVERVIEW 1 2. GENERAL DEFINITIONS.1 2.1 Retroreflection .1 2.2 Retroreflectance1 2.3 Retroreflector.2 2.4 Retroreflective Element.2 2.5 Retroreflective Material
35、 .2 2.6 Retroreflective Device .2 2.7 Retroreflective Sheeting2 3. GEOMETRIC DEFINITIONS2 3.1 Retroreflector Point of Reference2 3.2 Source Point of Reference 2 3.3 Observer Point of Reference.2 3.4 Retroreflector Axis.2 3.5 Illumination Axis 3 3.6 Observation Axis .3 3.7 Datum Mark.3 3.8 Datum Axis
36、 3 3.9 First Axis3 3.10 Second Axis 3 3.11 Observation Half-Plane .3 3.12 Entrance Half-Plane 3 3.13 Datum Half-Plane3 III CIE 54.2-2001 3.14 Observation Angle (Symbol )3 3.15 Viewing Angle (symbol )3 3.16 Observation-Elevation Angle (symbol a )4 3.17 Entrance Angle (symbol )4 3.18 Entrance Angle Co
37、mponent, (symbol 1)4 3.19 Entrance Angle Component, (symbol 2)4 3.20 Illumination Elevation Angle (symbol e ) .4 3.21 Orientation Angle (symbol s).4 3.22 Presentation Angle (symbol ).5 3.23 Rotation Angle (symbol ) .5 3.24 Rho Angle (symbol )5 3.25 RM First Azimuthal Angle (symbol b ).5 3.26 RM Seco
38、nd Azimuthal Angle (symbol d ) .5 3.27 Observation Distance, (symbol d).5 3.28 Illumination Distance, (symbol s) 5 3.29 Angle Definition Conventions 5 3.30 Special Conditions 16 3.31 Special Conditions 26 3.32 Special Conditions 36 3.33 Aperture Angles.6 3.33.1 Retroreflectometer Aperture Angles .6
39、3.33.2 Retroreflector Aperture Surface6 3.33.3 Retroreflector (or Specimen) Aperture6 3.33.4 Circular Aperture.6 3.33.5 Annular Aperture.6 3.33.6 Rectangular Aperture9 3.33.7 Source Aperture9 3.33.8 Observer Aperture 9 3.33.9 Retroreflector Element Aperture .9 4. GEOMETRICAL SYSTEMS .9 4.1 Retrorefl
40、ector Geometry9 4.2 Illumination Geometry .9 4.3 Observation Geometry 9 4.4 The CIE Goniometer System (,1,2,) .10 4.5 The Intrinsic System (,S) .10 4.6 The Application System (,S) 10 4.7 The Road Marking (RM) System (a,b,e,d ) .13 5. PHOTOMETRIC DEFINITIONS .13 5.1 Spectral Coefficient of Retrorefle
41、cted Radiant Intensity (symbol RI()13 5.2 Spectral Coefficient of Retroreflection (symbol RA()13 5.3 Spectral Coefficient of Retroreflected Radiance (symbol RL().14 5.4 Coefficient of Luminous Intensity (symbol RI).14 5.5 Coefficient of Retroreflection (symbol, RA)14 5.6 Coefficient of Retroreflecte
42、d Luminance (symbol, RL)14 5.7 Coefficient of Line Retroreflection (of a Reflecting Stripe) (symbol RM). 15 5.8 Fractional Retroreflectance, (symbol RT)15 5.9 Retroreflectance Factor (symbol RF).15 5.10 Ideal Uniform Perfect Reflecting Diffuser16 5.11 Observation Angle Functions16 5.12 Entrance Angl
43、e Functions .16 5.13 Minimum Entrance Angle Functions .16 6. PHOTOMETRIC CALIBRATION TECHNIQUES AND MEASUREMENT UNCERTAINTIES.16 6.1 Ratio Method .17 6.2 Direct Luminous Intensity Method.17 6.3 Direct Luminance Method .17 6.3.1 A Variation on the Direct Luminance Measurement .17 6.4 Substitution Met
44、hod.17 6.5 Substitution Method using Mirrors.18 IV CIE 54.2-2001 6.6 Computational Techniques .18 6.6.1 Ratio Method.18 6.6.2 Substitution Method 19 6.6.3 Direct Luminous Intensity Method.19 6.6.4 Direct Luminance Method .19 6.7 Calibrated Reference Standards (Traceability).20 6.8 Sources of Uncerta
45、inty20 6.8.1 Geometrical Errors of Placement20 6.8.2 Source and Photometer Head Apertures (Geometrical Errors of Extent) 20 6.8.3 Linearity and Noise .21 6.8.4 Realization of the CIE Standard Illuminant A (2856 K) and the CIE Photopic Responsivity for the Source and the Photometer Head .21 6.8.5 Tra
46、nsfer Specimen21 6.8.6 Material .21 6.9 Apparatus and Tolerances 21 6.9.1 Apparatus21 6.9.2 Tolerances 22 6.10 Recommended Aperture Sizes for Reference Comparison between Laboratories23 6.10.1 Standard Circular Apertures .23 6.10.2 Standard Annular Apertures .24 6.10.3 Standard Apertures for Road Ma
47、rking Materials 24 7. GEOMETRY OF MEASUREMENT25 7.1 Introduction25 7.2 Vector Notation for Retroreflection25 7.2.1 CIE Goniometer System Geometry 26 7.2.2 Intrinsic System Geometry26 7.2.3 Application System Geometry.29 7.2.4 Road Marking System Geometry29 7.3 Examples.30 7.3.1 Application to Availa
48、ble Luminance 34 8. COLORIMETRY OF RETROREFLECTORS .34 8.1 General34 8.2 Measurement Techniques.34 8.2.1 Daytime Color Measurement 35 8.2.2 Nighttime Color Measurement (Retroreflector Color) .35 8.3 Measurement Precautions and Uncertainties.37 8.3.1 Spectrophotometers and Spectroradiometers37 8.3.2
49、Uncertainties .37 8.4 Recommended Geometry for the Colorimetry of Retroreflectors .37 8.4.1 Daytime .37 8.4.2 Retroreflected Color37 9. IN-SITU MEASUREMENTS .37 9.1 Portable Hand-Operated Instruments .38 9.1.1 Sheeting Material Instruments 38 9.1.2 Retroreflective Raised Pavement Markings (Road Studs) or Delineators38 9.1.3 Road Marking Materials 38 9.1.4 Flexible Material (Personal Safety).39
