移動光源的幻象陣列效應(yīng)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(jìn)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(yīng)(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(yīng)。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(yīng)”(Hershberger, 1987)。

幻象陣列效應(yīng)通常與眼睛移動有關(guān)。在汽車照明領(lǐng)域，幻象陣列效應(yīng)被稱為珠串效應(yīng)，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(xiàn)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(biāo)移動到行駛的測試車輛的LED尾燈；眼睛注視前方目標(biāo)不移動，CCC認(rèn)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(yīng)。因此，定義可以擴(kuò)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(yīng)。

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(yīng)？以及由眼睛移動形成幻象陣列效應(yīng)的閾值頻率和由光源移動形成幻象陣列效應(yīng)的閾值頻率有什么關(guān)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(lán)牙在手機(jī)上控制，裝有LED光源的轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速可由直流電動機(jī)通過電源進(jìn)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(biāo)(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(shè)置了設(shè)置10種PWM頻率和4種轉(zhuǎn)速，恒光，另外設(shè)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(yīng)的情況。實驗在暗室進(jìn)行，無其他光源。被試在暗適應(yīng)后在五種不同轉(zhuǎn)速下每種PWM頻率條件下進(jìn)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(yīng)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(yīng)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(yīng)的平均閾值頻率。

從實驗結(jié)果可以看出幻象陣列效應(yīng)的閾值頻率與轉(zhuǎn)速的正比關(guān)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(yīng)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(yīng)）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(shè)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(yīng)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(yīng)。

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(yīng)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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