国际汽车照明论坛(IFAL)

2019中国国际汽车照明论坛(IFAL)邀请函 V2.2版.pdf
1.11MB下载
中欧会议邀请册V4.3.pdf
2.49MB下载

技术文章 | 移动光源的幻象阵列效应研究

原文标题:Phantom array effect from a time modulated moving light source

作者:Chan-Su Lee1,2,3*, JiHwan Lee2, ShinWon Park2, Deok-Weon Song2 , Hyensou Pak3
单位:1Dept. of Electronic Engineering, Yeungnam Univeristy; Gyeongsan, Rep. of Korea

2Dept. of Automotive Lighting Convergence Engineering, Yeungnam University; Gyeongsan, Rep. of Korea

3ALLICE, Yeungnam University; Gyeongsan, Rep. of Korea

编译:井硕 李奕帆
指导老师:林燕丹



绪论


LED光源具有节能、造型多样、高性能的特点,被越来越广泛地用于在汽车行业。近来,通过时间信号调制的LED灯(如PWM调制)被用于车灯的附加功能,例如尾灯和刹车灯的组合、车内照明的调光控制、动态信号灯等。但是,通过时间信号调制的光源会在人眼感知时产生一些视觉幻象。由于光品质或频闪等现象引起的视觉幻象称为Temporal light artifact(TLA)。

CIE对它的定义是观察者在某一特定环境下,受到亮度或光谱组成随时间波动的光刺激,视觉感知发生变化的现象。并且CIE按观察者眼睛是否移动和环境中是否包含可察觉的移动对TLA进行分类。其中,闪烁(Flicker)是因静态环境中亮度或光谱分布随时间波动的光刺激引起静态观察者不稳定的视觉现象。频闪效应(Stroboscopic effect)是在以一定频率变化的光照射下,使静态观察者观察到的物体运动显现出不同于其实际运动的现象。

还有另一种TLA被称为幻象阵列效应。在黑暗中扫视快速闪烁的点光源时,会看到在空间中延伸的一系列的光源,这一现象称为“幻象阵列效应”(Hershberger, 1987)。幻象阵列效应通常与眼睛移动有关。在汽车照明领域,幻象阵列效应被称为珠串效应,瞬时的离散的光脉冲映射在观察者的视网膜的不同位置,在视网膜上形成的像就像一串珠子。2007年德国的一篇文献提到了CIE分类以外的两种情况(Brückner, 2007):眼睛移动,视线方向从前方目标移动到行驶的测试车辆的LED尾灯;眼睛注视前方目标不移动,边上有带LED尾灯的被测试车辆经过时。两种情况都会出现幻象阵列效应。因此,定义可以扩展:不仅包括非静态观察者和静态环境,还包括静态观察者和非静态环境(非静态光源)。眼睛的移动和光源的移动两种情况都能使离散光源的像成在视网膜上,形成幻象阵列效应。

本文的研究内容是不移动眼睛,仅移动光源是否能产生与眼睛移动所看到的相似的幻象阵列效应?以及由眼睛移动形成幻象阵列效应的阈值频率和由光源移动形成幻象阵列效应的阈值频率有什么关系?


实验方法


LED光源由PWM控制它的频率,PWM调制频率可通过蓝牙在手机上控制,装有LED光源的转盘的转速可由直流电动机通过电源进行控制。红光LED固定在转盘边缘,观察位置离转盘50cm,视角40度,如下图1所示。实验采用红光LED,色坐标(0.691, 0.308),亮度:252.87 cd/m2。试验共有有11名被试(2 名女性& 9 名男性)参与实验,平均年龄为28.7 岁。实验一共设置了设置10种PWM频率和4种转速,另外设0转速为对照组,是仅有眼睛的移动造成幻象阵列效应的情况。实验在暗室进行,无其他光源。被试在暗适应后在五种不同转速下每种PWM频率条件下进行实验,测定每个被试在各转速下下产生幻象阵列效应的阈值频率。

1.png

图1 观察位置与转盘上光源位置示意图



实验结果


每个被试在每一种转速下所产生幻象阵列效应的阈值频率如下图2所示。

2.png

图2 被试产生幻象阵列效应的阈值频率

表1 实验中转盘的平均转速统计表

3.png


4.png

图3 幻象阵列效应的阈值频率与转速的关系


从实验结果可以看出幻象阵列效应的阈值频率与转速的正比关系。另外,统计了每个被测由光源转动产生幻想阵列效应的阈值频率和光源转速为0时(眼睛移动产生阵列效应)的阈值频率最接近时的光源的转速,直方图显示了大多数人最接近转速为120转/分钟。而人眼扫视的角速度一般为116.7 转/分钟~166.7转/分钟。因此,可以得出人眼移动时的阈值频率与光源移动时的阈值频率基本一致,并且在眼睛扫视的速度范围内。


5.png

图4 人眼移动阈值频率与光源移动阈值频率的关系



研究结论


由上述结果可以得出结论:

1、产生幻象阵列效应的阈值频率与光源的转速成正比。

2、移动光源可以产生与移动眼睛类似的幻象阵列效应。


对未来的展望


1、阈值频率在个体间存在较大差异,需要根据个体眼睛扫视速度和视觉灵敏度的研究解释阈值频率的个体差异现象。

2、对幻象阵列效应阈值频率的其他影响因素的研究,如光源几何尺寸、亮度、颜色等。



文章转载自IFAL公众号


IFAL公众号.jpgIFAL网站.jpg