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Folie 1© L-LAB
11. April 2023
Progress report about the mesopic vision as an example car lighting
Stephan Völker
Sabine Raphael
Dirk Kliebisch
Folie 2Diese Präsentation ist vertraulich zu behandeln. Die Weitergabe sowie Vervielfältigung, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts ist nur mit unserer ausdrücklichen Genehmigung gestattet. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Schutzrechtsanmeldung.
Development has been affected by …
During the last 10 years:• Gas Discharge Lamps• New strategies of reflectors• Dynamic bending Light (2003)
In the future:• Adaptive front lighting system
(2006)• LED headlamps (2008)• DMD headlamps
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Consequences of this Development …
• Higher Luminance• Very inhomogeneous luminance
distribution or extreme peaks• Different spectral distributions
More safety?
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What are the criteria for the evaluation of such new
headlamps ?
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Why don’t we find a label for the recognition distance of
our headlamp?
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What can we say to the brightness evaluation of light distributions under mesopic
conditions?
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… for all these questions – we are looking for answers …
Folie 8Diese Präsentation ist vertraulich zu behandeln. Die Weitergabe sowie Vervielfältigung, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts ist nur mit unserer ausdrücklichen Genehmigung gestattet. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Schutzrechtsanmeldung.
1. Recognition distance under mesopic conditions
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What are we doing today?
1. Legislation: Minimal illuminance value
2. In the literature: different models- Model of Eckert- Model of Kokoschka- Rea etc.
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State of the art
1. Model of illuminance
• Illuminance distribution on the road
• Points of intersection
Folie 11Diese Präsentation ist vertraulich zu behandeln. Die Weitergabe sowie Vervielfältigung, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts ist nur mit unserer ausdrücklichen Genehmigung gestattet. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Schutzrechtsanmeldung.
Erkennbarkeitsentfernung in m
11010090807060
ge
me
sse
n B
ele
uch
tun
gsstä
rke
in d
en
SW
in lx
6
5
4
3
2
1
0
System&LQ
Xe/Proj
Xe/Refl
Ha/Proj
Ha/Refl
recognition distance [m]
Illu
min
an
ce [l
x]
1
2
3
4
5
State of the art
1. Model of illuminance
Folie 12Diese Präsentation ist vertraulich zu behandeln. Die Weitergabe sowie Vervielfältigung, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts ist nur mit unserer ausdrücklichen Genehmigung gestattet. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Schutzrechtsanmeldung.
State of the art
2. Model of Eckert – recognition of pedestrians
thresholdexistent LL
2
BA
CKLthreshold
Differences of luminance:
Folie 13Diese Präsentation ist vertraulich zu behandeln. Die Weitergabe sowie Vervielfältigung, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts ist nur mit unserer ausdrücklichen Genehmigung gestattet. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Schutzrechtsanmeldung.
State of the art
2. Model of Eckert – recognition of pedestrians
Folie 14Diese Präsentation ist vertraulich zu behandeln. Die Weitergabe sowie Vervielfältigung, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts ist nur mit unserer ausdrücklichen Genehmigung gestattet. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Schutzrechtsanmeldung.
State of the art
2. Model of Eckert – recognition of pedestrians
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State of the art
3. Model of Kokoschka - FASIVAL
threshold
edge
C
CVL
edgeC
thresholdC VLGrenz
object becomes visible
Folie 16Diese Präsentation ist vertraulich zu behandeln. Die Weitergabe sowie Vervielfältigung, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts ist nur mit unserer ausdrücklichen Genehmigung gestattet. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Schutzrechtsanmeldung.
State of the art
4. Courses of contrast
U
UO
L
LLC
Folie 17Diese Präsentation ist vertraulich zu behandeln. Die Weitergabe sowie Vervielfältigung, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts ist nur mit unserer ausdrücklichen Genehmigung gestattet. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Schutzrechtsanmeldung.
State of the art
Courses of contrast
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
Distance [m]
Contr
ast
1 Omega xe
2 Golf IV ha
3 Skoda ha
4 Ford ka ha
5 Saab 95 ha
6 Omega ha
7 W210 xe
8 e39xe
9 W210 ha
Folie 18Diese Präsentation ist vertraulich zu behandeln. Die Weitergabe sowie Vervielfältigung, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts ist nur mit unserer ausdrücklichen Genehmigung gestattet. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Schutzrechtsanmeldung.
State of the art
Courses of contrast + recognition distances
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
Distance [m]
Contr
ast
1 Omega xe
2 Golf IV ha
3 Skoda ha
4 Ford ka ha
5 Saab 95 ha
6 Omega ha
7 W210 xe
8 e39xe
9 W210 ha
gerade gesehen
Folie 19Diese Präsentation ist vertraulich zu behandeln. Die Weitergabe sowie Vervielfältigung, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts ist nur mit unserer ausdrücklichen Genehmigung gestattet. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Schutzrechtsanmeldung.
Courses of contrast + recognition distance
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
Distance [m]
Contr
ast
1 Omega xe
2 Golf IV ha
3 Skoda ha
4 Ford ka ha
5 Saab 95 ha
6 Omega ha
7 W210 xe
8 e39xe
9 W210 ha
gerade gesehen
C_grenz
State of the art
Folie 20Diese Präsentation ist vertraulich zu behandeln. Die Weitergabe sowie Vervielfältigung, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts ist nur mit unserer ausdrücklichen Genehmigung gestattet. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Schutzrechtsanmeldung.
State of the art
Comparison Model - Experiment
0
20
40
60
80
100
120
0 20 40 60 80 100 120
measured recognition distance [m]
pred
icte
d re
cogn
ition
dis
tanc
e [m
]
Folie 21Diese Präsentation ist vertraulich zu behandeln. Die Weitergabe sowie Vervielfältigung, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts ist nur mit unserer ausdrücklichen Genehmigung gestattet. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Schutzrechtsanmeldung.
Planned Examinations
a) Effect of perspective on recognition distance
different angles of view different shadows
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Planned Examinations
b) Luminous flux over & under the cut-off-line
ProjectorCut-off-
lineGrey table
over
under
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Planned Examinations
Projected figure on a vertical wall in 25 m:
over
under
Describing quantity for recognition distance: under
over
Folie 24Diese Präsentation ist vertraulich zu behandeln. Die Weitergabe sowie Vervielfältigung, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts ist nur mit unserer ausdrücklichen Genehmigung gestattet. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Schutzrechtsanmeldung.
Planned Examinations
What is the adaptation luminance?
c) Effect of adaptation luminance on recognition distance
???
??
?Cth
Lad
Folie 25Diese Präsentation ist vertraulich zu behandeln. Die Weitergabe sowie Vervielfältigung, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts ist nur mit unserer ausdrücklichen Genehmigung gestattet. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Schutzrechtsanmeldung.
2. Evaluation of brightness
Folie 26Diese Präsentation ist vertraulich zu behandeln. Die Weitergabe sowie Vervielfältigung, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts ist nur mit unserer ausdrücklichen Genehmigung gestattet. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Schutzrechtsanmeldung.
New measuring systems for mesopic conditions: Imaging luminance measurement device
L’ (of rods)
L (of cones)
Can combine both pictures according to the distribution of the receptors
Folie 27Diese Präsentation ist vertraulich zu behandeln. Die Weitergabe sowie Vervielfältigung, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts ist nur mit unserer ausdrücklichen Genehmigung gestattet. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Schutzrechtsanmeldung.
rodscones[Curcio90]
So we can consider: 1. different sensitivity of brightness (rods < 16 cd/m²
cones > 0,01 cd/m²)
2. different spectral sensitivity (rods V’(); cones V())
3. different form sensitivity (interconnection of receptors)
Folie 28Diese Präsentation ist vertraulich zu behandeln. Die Weitergabe sowie Vervielfältigung, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts ist nur mit unserer ausdrücklichen Genehmigung gestattet. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Schutzrechtsanmeldung.
model of the human eye
resolution of the retina and of the human eye
geometrical aberrations
stray light & diffusion luminance picture
spectral sensitivity of the retina
Folie 29Diese Präsentation ist vertraulich zu behandeln. Die Weitergabe sowie Vervielfältigung, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts ist nur mit unserer ausdrücklichen Genehmigung gestattet. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Schutzrechtsanmeldung.
MOVE Mesopic Optimisation of Visual Efficiency
MOVE - Mesopic Optimisation of Visual Efficiency
Results:• Linear Model:
– applicable in situations with broad spectral power distributions
• Chromatic Model: – stimuli with narrow spectral power distribution
)()1()()()( VxVxVxM mes
Vmes() … relative spectral luminous efficiency function
M(x) ... normalizing function
x … f(LBGr,ph,LBGr,scot)
)()()()()()( 54321 SaMaLaVaVaVmes
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new attempts
• MOVE:
• new attempt:
general laws of perception, model of measurment
visual performanceWhat can the human
eye perceive?
What can the human eye recognise / perceive?
model of the human eye
modified luminance measurement
Folie 31Diese Präsentation ist vertraulich zu behandeln. Die Weitergabe sowie Vervielfältigung, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts ist nur mit unserer ausdrücklichen Genehmigung gestattet. Alle Rechte vorbehalten, insbesondere für den Fall der Schutzrechtsanmeldung.
Thank you for your attention!