明視覺

視網膜不同部位視敏度的判別與視錐細胞的分佈情況是一致的。視網膜一定區域的視錐細胞數量決定著視覺的敏銳程度。視桿細胞只在較暗條件下起作用，適宜於微光視覺，但不能分辨顏色與細節。1912年J.V.凱斯根據上述事實，提出了視覺的兩重功能學說，認為視覺有兩重功能：視網膜中央的“視錐細胞視覺”和視網膜邊緣的“視桿細胞視覺”，也叫做明視覺和暗視覺。

不同波長的光刺激在兩種亮度範圍內作用於視覺器官而產生的視覺現象。光刺激的亮度在約3個坎德拉(cd)/m2以上時，主要由人眼錐體細胞獲得的視覺稱明視覺或錐體細胞視覺；光刺激的亮度約在10-3尼特以下，即在暗適應情況下主要由桿體細胞獲得的視覺稱暗視覺或桿體細胞視覺。人眼視網膜中央凹內錐體細胞最多，視網膜邊緣只有少數錐體細胞摻雜在桿體細胞中。桿體細胞主要分佈在視網膜的邊緣，中央凹內沒有桿體細胞，而偏離中央凹20°時，單位面積上的桿體細胞密度最大。明視覺主要是中央視覺，而暗視覺則是邊緣視覺。因此在微光條件下，如想發現發光暗淡的星星，把目標保持在視覺注視中心反而不如以邊緣視覺觀察時清楚。

在明視覺的情況下，人眼能分辨物體的細節，也能分辨顏色，但對不同波長可見光的感受性不同，因此能量相同的不同色光表現出不同的明亮程度。一般說來黃綠色看著最亮，光譜兩端的紅色和紫色則暗得多。不同波長的光的這種相對發光效率通常稱作光譜相對視亮度函數（簡稱V(λ)函數）或相對發光效率函數、視見函數等，可用光譜相對視亮度曲線表示。V（λ）函數是人們看不同色光時產生同等亮度感覺所需要的能量的倒數，即V(λ)=1/E(λ)。式中：V(λ)為相應波長λ的光譜視亮度函數值；E(λ)為波長λ的單色光能量。目前通用的V(λ)函數主要是K.S.吉布森和E.P.T.廷德爾用步進法與W.科布倫茨和W.B.埃默森用閃爍法測定結果的平均值。1924年為國際照明委員會（簡稱CIE）所採納。其峰值在555納米處。

由於人眼存在的兩種光感受器細胞——視錐和視桿細胞的不同特性，人眼的視覺根據亮度的變化可分為明視覺、暗視覺和中間視覺。根據國際照明學會（CIE）1983年的定義，明視覺指亮度超過幾個cd/m2（通常認為超過3 cd/m2）的環境，此時視覺主要由視錐細胞起作用，最大的視覺響應在光譜藍綠區間的555nm處；暗視覺指環境亮度低於10-3 cd/m2時的視覺，此時視桿細胞是主要作用的感光細胞，光譜光視效率的峰值約在507nm；中間視覺介於明視覺和暗視覺亮度之間，此時人眼的視錐和視桿細胞同時響應，並且隨著亮度的變化，兩種細胞的活躍程度也發生了變化。一般從白天晴朗的太陽到晚上檯燈的照明，都是在明視覺範圍內的；而道路照明和明朗的月夜下，為中間視覺照明；昏暗的星空下就是暗視覺了。人眼的明視覺和暗視覺特徵見下表，中間視覺介於明視覺與暗視覺之間。

在中間視覺狀態下，人眼視網膜上的兩種光感受器細胞———視錐和視桿細胞同時發生作用，當適應亮度逐漸由明到暗時，光譜靈敏度曲線逐步向短波方向移動，這種現象稱為普爾金偏移(Purkinje Shift)。由於這種偏移，對於夜間照明的設計、測量和計算仍沿用明視覺光譜光視效率V (λ) 的基礎將產生不恰當的甚至是錯誤的結果。目前國際上照明界越來越多的專家注意到了這一現象，並從各個方面研究中間視覺照明下的特性及其對夜間照明應用的影響。