Conversion entre unités énergétiques et unités visuelles

L'observation d'un rayonnement par un être humain se traduit par un ensemble de stimulations visuelles interprétées par le cerveau en terme de couleurs et de niveaux. La photométrie visuelle a pour objet de quantifier les niveaux de stimulation visuelle d'un observateur face aux rayonnement lumineux. Les résultats essentiels reposent d'une part sur la mesure de la sensibilité spectrale relative de l'œil et d'autre part sur le raccordement en absolu des unités lumineuses avec les unités énergétiques. L'œil humain est sensible aux rayonnements de longueurs d'ondes comprises entre 0,4 et 0,7 \(\mu\text{m}\) ce qui correspond au domaine dit « visible ». En revanche la sensibilité dans ce domaine n'est pas uniforme et pour une même personne elle varie en fonction des conditions ambiantes, de l'age et de la santé. Les courbes de sensibilités sont donc des valeurs moyennes obtenues avec un grand nombre de personnes. Ainsi, on peut définir 2 courbes standards de sensibilités relatives de l'œil en fonction des conditions d'éclairement ambiant.

La première courbe, V(\(\lambda\)) correspond à la vison de jour, dite photopique, pour des niveaux d'éclairement supérieurs à \(10\text{ cd.m}^{-2}\). Cette courbe met en jeu la vision par les cônes de la rétine. Le maximum de sensibilité de l'œil en vision de jour se situe à \(\lambda =0,555\text{ mm}\).

La seconde courbe, V'(\(\lambda\)) correspond à la vison de nuit, dite scotopique, pour des niveaux d'éclairement inférieurs à \(0,001\text{ cd.m}^{-2}\). Cette courbe met en jeu la vision par les bâtonnets de la rétine. Le maximum de sensibilité de l'œil en vision de jour se situe à \(\lambda =0,510\text{ mm}\).

Pour les niveaux d'éclairement intermédiaires compris entre \(0,001\text{ cd.m}^{-2}\) et \(10\text{ cd.m}^{-2}\) la vision est dite mésopique et la courbe correspondante dépend du niveau d'éclairage.

Figure 5.2 : courbes de sensibilités spectrales relatives (gauche) et absolues (droite) de l'œil

Le raccordement entre le système énergétique et le système visuel est basé sur une correspondance dans le cas de sources monochromatiques.

En vision photopique, le rapport entre le flux visuel \(\phi_{\nu}\) et le flux énergétique \(\phi_{e}\) est donné par

Φ v ( λ ) = K m V ( λ ) Φ e ( λ ) size 12{Φ rSub { size 8{v} } left (λ right )=K rSub { size 8{m} } V left (λ right )Φ rSub { size 8{e} } left (λ right )} {}

avec \(K_{m}=683\text{ lm.W}^{-1}\).

En vision scotopique, le rapport entre le flux visuel \(\phi_{\nu}\) et le flux énergétique \(\phi_{e}\) est donné par

Φ v ( λ ) = K ' m V ' ( λ ) Φ e ( λ ) size 12{Φ rSub { size 8{v} } left (λ right )=K' rSub { size 8{m} } V' left (λ right )Φ rSub { size 8{e} } left (λ right )} {}

avec \(K'_{m}=1703\text{ lm.W}^{-1}\).