ヒト錐体細胞（S型、M型、L型）の分光感度（正規化応答スペクトル）
1916年の「分光感度」の図。著者は同じ著書の中で、より現代的な用語である「分光感度」も使用している。[1]

スペクトル感度とは、信号 の周波数または波長の関数としての光またはその他の信号の検出の相対的な効率です。

視覚 神経科学において、分光感度は、眼の網膜にある桿体細胞と錐体細胞の光色素の異なる特性を説明するために用いられます。桿体細胞は暗所視に適しており、錐体細胞は明所視に適しており、それぞれの波長の光に対する感度が異なることが知られています。[2] [3]人間の目の分光感度は、日中の光条件下では555 nmの波長で最大となり、夜間には507 nmにピークがシフトすること が分かっています 。 [4]

写真撮影においては、フィルムやセンサーは、その応答性を表す特性曲線を補足するために、分光感度で記述されることが多い。[5]カメラの分光感度のデータベースが作成され、その空間が分析される。[6] X線フィルムの場合、分光感度は人間の視覚に関連するものではなく、X線に反応する蛍光体に適したものが選択される。[7]

出力を容易に定量化できるセンサーシステムでは、応答性を波長依存に拡張し、分光感度を組み込むことができます。センサーシステムが線形の場合、分光感度と分光応答性はどちらも同様の基底関数で分解できます。[8] システムの応答性が固定された単調な非線形関数である場合、その非線形性を推定・補正することで、標準的な線形手法を用いて分光入出力データから分光感度を決定することができます。[9]

しかしながら、網膜の桿体細胞と錐体細胞の反応は、状況依存的（結合的）な非線形応答を示すため、実験データからそれらの分光感度を分析することは複雑である。[10]しかし、これらの複雑さにもかかわらず、光エネルギースペクトルから有効刺激（光色素 の励起）への変換は非常に線形であり、したがって分光感度などの線形特性は色覚の多くの特性を記述するのに非常に有用である。[11]

分光感度は、量子効率、すなわち光量子に対する捕獲電子などの量子反応が起こる確率を波長の関数として表すことがある。 [12] 他の文脈では、分光感度は量子あたりではなく光エネルギーあたりの相対応答として表され、ピーク値を1に正規化され、量子効率はそのピーク波長における感度を較正するために使用される。[13]一部の線形アプリケーションでは、分光感度は分光応答度 として表され、アンペア/ワットなどの単位が使用される。[14] [15] [16]

参照

参考文献

  1. ^ マシュー・ルッキーシュ (1916). 光と影とその応用. D. ヴァン・ノストランド社. p. 95.分光感度 ルッキーシュ.
  2. ^ マイケル・レヴァイン（2000年）『感覚と知覚の基礎』（第3版）オックスフォード大学出版局。
  3. ^ スティーブン・H・シュワルツ（2004年）『視覚知覚：臨床的オリエンテーション』McGraw-Hill Professional. ISBN 0-07-141187-9。
  4. ^ Gross, Herbert; Blechinger, Fritz; Achtner, Bertram (2008). Gross, Herbert H. (ed.). Handbook of optical systems. Vol. 4. Weinheim, Germany: WILEY-VCH. p. 40. ISBN 978-3-527-40380-6。
  5. ^ マイケル・ラングフォード (1998). 『Advanced Photography』. Focal Press . ISBN 0-240-51486-6。
  6. ^ Jun Jiang、Dengyu Liu、Jinwei Gu、Sabine Süsstrunk (2013). デジタルカラーカメラの分光感度関数の空間とは何か？ IEEE. ISBN 978-1-4673-5053-2。
  7. ^ ジョン・ボール＆トニー・プライス（1995年）『チェズニーズの放射線画像』ブラックウェル出版、ISBN 0-632-03901-9。
  8. ^ グレン・E・ヒーリー、スティーブン・A・シェーファー、ローレンス・B・ウォルフ (1992). 『物理ベース・ビジョン』AKピーターズ社ISBN 0-86720-295-5。
  9. ^ スティーブン・K・シェベル (2003). 『色の科学』エルゼビア. ISBN 0-444-51251-9。
  10. ^ SN Archer (1999). 視覚生態学における適応メカニズム. Springer. ISBN 0-7923-5319-6。
  11. ^ Arne Valberg (1995). Light Vision Color. John Wiley and Sons. ISBN 0-470-84902-9。
  12. ^ MHF Wilkinson & F. Schut (1998). 微生物のデジタル画像解析：イメージング、形態測定、蛍光測定、運動性測定の技術と応用. John Wiley and Sons. ISBN 0-471-97440-4。
  13. ^ Peter GJ Barten (1999). 人間の目のコントラスト感度と画質への影響. SPIE Press. ISBN 0-8194-3496-5。
  14. ^ マット・ヤング (1993). 光学とレーザー：ファイバーと光導波路を含む. シュプリンガー. ISBN 3-540-65741-X。
  15. ^ Stephen A. Dyer (2001). 計測機器と測定の概説. Wiley-IEEE. ISBN 0-471-39484-X。
  16. ^ ロバート・B・ノースロップ（2004年）『アナログ電子回路の解析と生体医学計測への応用』CRC Press . ISBN 0-8493-2143-3。