移動光源的幻象陣列效應研究

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2016-09-29

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緒論LED光源具有節(jié)能、造型多樣、高性能的特點，被越來越廣泛地用于在汽車行業(yè)。近來，通過時間信號調(diào)制的LED燈（如PWM調(diào)制）被用于車燈的附加功能，商業(yè)照明燈具，例如尾燈和剎車燈的組合、車內(nèi)照明的調(diào)光控制、動態(tài)信號燈等。

Audi A8時間信號調(diào)制LED燈

但是，通過時間信號調(diào)制的光源會在人眼感知時產(chǎn)生一些視覺幻象。由于光品質(zhì)或頻閃等現(xiàn)象引起的視覺幻象稱為Temporal light artifact（TLA）。CIE對它的定義是觀察者在某一特定環(huán)境下，受到亮度或光譜組成隨時間波動的光刺激，恒光電器,照亮您的生活，視覺感知發(fā)生變化的現(xiàn)象。并且CIE按觀察者眼睛是否移動和環(huán)境中是否包含可察覺的移動對TLA進行分類。其中，閃爍(Flicker)是因靜態(tài)環(huán)境中亮度或光譜分布隨時間波動的光刺激引起靜態(tài)觀察者不穩(wěn)定的視覺現(xiàn)象。頻閃效應(Stroboscopic effect)是在以一定頻率變化的光照射下，使靜態(tài)觀察者觀察到的物體運動顯現(xiàn)出不同于其實際運動的現(xiàn)象。還有另一種TLA被稱為幻象陣列效應。在黑暗中掃視快速閃爍的點光源時，會看到在空間中延伸的一系列的光源，這一現(xiàn)象稱為“幻象陣列效應”(Hershberger, 1987)。

幻象陣列效應通常與眼睛移動有關。在汽車照明領域，幻象陣列效應被稱為珠串效應，瞬時的離散的光脈沖映射在觀察者的視網(wǎng)膜的不同位置，LED燈管，在視網(wǎng)膜上形成的像就像一串珠子。2007年德國的一篇文獻提到了CIE分類以外的兩種情況(Brückner, 2007)：眼睛移動，視線方向從前方目標移動到行駛的測試車輛的LED尾燈；眼睛注視前方目標不移動，CCC認證，邊上有帶LED尾燈的被測試車輛經(jīng)過時。兩種情況都會出現(xiàn)幻象陣列效應。因此，定義可以擴展：不僅包括非靜態(tài)觀察者和靜態(tài)環(huán)境，質(zhì)量，還包括靜態(tài)觀察者和非靜態(tài)環(huán)境（非靜態(tài)光源）。眼睛的移動和光源的移動兩種情況都能使離散光源的像成在視網(wǎng)膜上，形成幻象陣列效應。

本文的研究內(nèi)容是不移動眼睛，僅移動光源是否能產(chǎn)生與眼睛移動所看到的相似的幻象陣列效應？以及由眼睛移動形成幻象陣列效應的閾值頻率和由光源移動形成幻象陣列效應的閾值頻率有什么關系？

實驗方法

LED光源由PWM控制它的頻率，PWM調(diào)制頻率可通過藍牙在手機上控制，裝有LED光源的轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速可由直流電動機通過電源進行控制。紅光LED固定在轉(zhuǎn)盤邊緣，觀察位置離轉(zhuǎn)盤50cm，視角40度。實驗采用紅光LED，色坐標(0.691, 0.308)， led室內(nèi)照明，亮度：252.87 cd/m2。試驗共有有11名被試(2 名女性& 9 名男性)參與實驗，平均年齡為28.7 歲。實驗一共設置了設置10種PWM頻率和4種轉(zhuǎn)速，恒光，另外設0轉(zhuǎn)速為對照組， led商業(yè)照明，是僅有眼睛的移動造成幻象陣列效應的情況。實驗在暗室進行，無其他光源。被試在暗適應后在五種不同轉(zhuǎn)速下每種PWM頻率條件下進行實驗，工程照明，測定每個被試在各轉(zhuǎn)速下下產(chǎn)生幻象陣列效應的閾值頻率。

實驗結(jié)果

圖中顯示了每個被試在每一種轉(zhuǎn)速下下產(chǎn)生幻象陣列效應的閾值頻率。

表中顯示的是每種轉(zhuǎn)速下下產(chǎn)生幻象陣列效應的平均閾值頻率。

從實驗結(jié)果可以看出幻象陣列效應的閾值頻率與轉(zhuǎn)速的正比關系。另外，統(tǒng)計了每個被測由光源轉(zhuǎn)動產(chǎn)生幻想陣列效應的閾值頻率和光源轉(zhuǎn)速為0時（眼睛移動產(chǎn)生陣列效應）的閾值頻率最接近時的光源的轉(zhuǎn)速，直方圖顯示了大多數(shù)人最接近轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)每分鐘。而人眼掃視的角速度一般為116.7 轉(zhuǎn)/分鐘~ 166.7轉(zhuǎn)/分鐘。因此，設計，可以得出人眼移動時的閾值頻率與光源移動時的閾值頻率基本一致，工程照明，并且在眼睛掃視的速度范圍內(nèi)。

研究結(jié)論

由上述結(jié)果可以得出結(jié)論：

1、產(chǎn)生幻象陣列效應的閾值頻率與光源的轉(zhuǎn)速成正比。

2、移動光源可以產(chǎn)生與移動眼睛類似的幻象陣列效應。

對未來的展望

1、閾值頻率在個體間存在較大差異，需要根據(jù)個體眼睛掃視速度和視覺靈敏度的研究解釋閾值頻率的個體差異現(xiàn)象。

2、對幻象陣列效應閾值頻率的其他影響因素的研究，行業(yè)資訊，如光源幾何尺寸、亮度、顏色等。

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