時間的な光アーティファクト

時間的光アーティファクト（TLA ）は、時間的な光変調によって引き起こされる、人間の視覚知覚における望ましくない効果です。このような望ましくない効果のよく知られた例としては、フリッカーとストロボ効果があります。フリッカーは、比較的低い周波数（80 Hz未満）と小さな強度変調レベルで直接目に見える光変調です。ストロボ効果は、移動する物体がやや高い周波数（80 Hz超）とより大きな強度変化で変調された光で照らされた場合に、人間に見えることがあります。

関連性

様々な科学委員会が、時間的光変調に起因する健康、パフォーマンス、および安全に関する潜在的な側面を評価してきました。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]時間的光変調は、人間が直接視認することによる不快感を避け、潜在的な健康問題を防ぐために、一定のレベルに制限する必要があります。長時間の曝露後、TLAは作業パフォーマンスを低下させ、疲労を引き起こす可能性があります。特定の個人に対する健康への影響としては、光過敏性てんかん発作、[ 4 ]片頭痛、自閉症行動の悪化などが考えられます。ストロボ効果による物体の動きの誤認識は、高速で移動する機械や回転する機械のある作業環境では許容されない可能性があります。[ 5 ]

種類

TLA（時間的変化）とは、照明器具の光出力が時間とともに変化することによって人間が知覚する可能性のある、一般的に望ましくない現象を指します。様々なTLA現象、関連する用語と定義、そしてそれらの視認性に関する側面は、 CIEの技術ノート（CIE TN 006:2016）に記載されています。[ 6 ] CIE TN 006:2016 [ 6 ]では、3種類のTLAが区別されています。

  • フリッカーとは、平均的な人が直接または反射面を介して知覚する、光源の許容できない（刺激的な）光の変化を指します。
  • ストロボ効果とは、動いている物体や回転している物体が時間変調された光源によって照らされたときに、一般の人の目に見えてしまう望ましくない効果です。
  • ファントムアレイ（またはゴースト）は、周期的に変動する小さな光源の上で眼球運動をしたときに平均的な人に知覚される可能性があり、その場合、光源は空間的に拡張された一連の光点として知覚されます。

さまざまなTLA現象に関する詳細な背景と説明は、録画されたウェビナー「すべては単なるちらつきですか？」で提供されています。[ 7 ] LEDの光出力の時間的挙動からちらつきとストロボ効果の可視性に関するモデルは、Perzの博士論文に記載されています。[ 8 ]

根本原因

TLAの根本的な原因は、照明器具の光強度の変動です。照明器具の光変調の程度と種類を決定する重要な要因として、以下のものが挙げられます。

  • 光源技術: [ 9 ] LEDは本質的に時間的変調を生成しません。入力電流波形を非常によく再現するだけであり、LEDは応答が速いため、電流波形のリップルは光リップルによって再現されます。そのため、従来の照明技術（白熱灯、蛍光灯）と比較して、LED照明ではTLA特性に多様性が見られます。
  • 電源技術 (ドライバー、電気バラスト) : 多くのタイプとトポロジーの LED ドライバーと電気バラストが適用されます。電子機器が単純化され、バッファー コンデンサーが制限されているかまったくない場合は、残留電流リップルが大きくなり、一時的な光変調が大きくなります。
  • 光調節: 外部から適用された調光器(互換性のない調光器) または内部の光レベル調節器のいずれかの調光技術が大きな影響を及ぼす可能性があります。通常、時間的な光変調のレベルは、光レベルが低いほど高くなります。
  • 主電源電圧変動：主電源電圧変動[ 10 ]は、主電源ネットワークに接続された電気機器のスイッチングや負荷の変動によって引き起こされる場合もあれば、電力線通信などのために意図的に適用される場合もあります。
  • 可視光通信技術: LiFi のような意図的な時間的光変調は、たとえば通信目的に適用できます。これらの追加の TLM によって、不要な TLA が発生する可能性があります。

メトリクス

フリッカーの許容度を評価するために、変調度、フリッカー指数、フリッカー率といった単純な指標がよく用いられます。 [ 11 ]これらの指標はいずれも、人間によるTLAの視認性と許容度を客観的に評価するのには適していません。人間のTLAの知覚は、変調度、周波数、波形、デューティサイクルといった様々な要因の影響を受けます。

TLAの可視性を客観的に評価するために、より高度な指標が開発され、検証されている。[ 6 ]

  • フリッカーについては、短期フリッカー指標P st LM、
  • ストロボ効果については、ストロボ効果可視性尺度SVMを使用する。[ 8 ] [ 12 ]

フリッカーについても、その視認性を測定するための2つの代替指標、フリッカー視認性測定法FVM と時間領域フリッカー視認性測定法 TFVMが導出されている。[ 8 ]

注記：SVM指標の適用範囲は、人や物体の移動速度が制限されている通常の環境（住宅、オフィス）におけるストロボ効果の知覚に限定されます。ファントムアレイ効果については、まだ指標は定義されていません。[ 6 ]

測定方法

標準化された試験および測定方法

  • P st LMの測定、およびオプションで主電源電圧変動または調光の影響の試験：IEC TR 61547-1、第3版を参照。[ 13 ]
  • SVMの測定、およびオプションで調光効果の試験：IEC TR 63158を参照。[ 14 ]
  • TLA: 試験方法および合格基準のガイダンスについては、NEMA 77-2017を参照。[ 15 ]
  • 光源および照明システムの時間的光変調の測定に関するガイドライン：CIE TN 012 [ 16 ]を参照

TLA現象のちらつきとストロボ効果に関する推奨制限は、NEMA 77-2017出版物に記載されています。[ 15 ]

TLA評価におけるカメラの不適切な使用

スマートフォンのカメラ、ビデオカメラ、または映画用カメラを時間的に変調された光のある場所で使用すると、画像または録画にさまざまなアーティファクトが見られる場合があります。たとえば、明るさが変化する垂直または水平の縞模様です (このカテゴリの望ましくない効果は時間的光干渉(TLI ) です)。ただし、アーティファクトの種類はカメラの技術とカメラの設定によって大きく異なります。シャッターのタイプ、画像のフレーム レート、カメラで講じられている軽減策に応じて、異なるカメラに異なるアーティファクトが表示されます。目に見える可能性のあるさまざまな効果とは別に、人が直接知覚するものと、カメラとディスプレイまたはモニターを介して知覚するものとの間にも違いがあります。[ 17 ]そのため、一般的なカメラを使用することは、照明機器からの潜在的な TLA を評価するための有効で客観的な手段ではありません。

参照

参考文献

  1. ^ IEEE Std 1789:2015、視聴者の健康リスクを軽減するための高輝度LEDの電流変調に関するIEEE推奨プラクティス（リンク）。
  2. ^ SCENIHR（新興および新たに特定された健康リスクに関する科学委員会）、人工光の健康影響、2012年3月19日（ ISBN 978-92-79-26314-9）
  3. ^ SCHEER（欧州委員会健康・環境・新興リスク科学委員会）、発光ダイオード（LED）の人体健康への潜在的リスクに関する最終意見、2018年6月[1]。
  4. ^光過敏性てんかん
  5. ^ストロボ効果の危険性。
  6. ^ a b c d CIE TN 006:2016、時間変調照明システムの視覚的側面 – 定義と測定モデル ( pdf )。
  7. ^ D. Sekulovski、ウェビナーの録画「すべてはちらつきだけでしょうか？」 ( YouTube )
  8. ^ a b c M. Perz、「時間的光アーティファクトの可視性のモデリング」、論文アイントホーフェン工科大学、2019年5月2日（ISBN 978-90-386-4681-7）[2]
  9. ^照明技術とアプリケーションの概要
  10. ^電力線のちらつき。
  11. ^注記 - 多くの場合、これらの指標と関連する制限レベルが実際にどの現象に対して用いられたのかは必ずしも明確ではありません。「フリッカー」という用語は、根本原因（光変調）と望ましくない視認性効果（フリッカーとストロボ効果）の両方に適用されることが多いだけでなく、カメラなどの機器の干渉現象（ TLI ）にも適用されます。
  12. ^ 「ストロボ視認性測定 - 人々が LED ライトの変動をどのように体験するかを理解する」。
  13. ^ IEC TR 61547-1（第3版）、一般照明用機器 - EMC耐性要件 - パート1：客観的な光フリッカーメーターおよび電圧変動耐性試験方法。https ://webstore.iec.ch/publication/64795
  14. ^ IEC TR 63158:2018 + COR 1、一般照明機器 – 照明機器のストロボ効果の客観的試験方法、2018年3月19日。
  15. ^ a b NEMA 77-2017、時間的光アーティファクト：試験方法と許容基準のガイダンス。[3]
  16. ^ CIE (2021). 「CIE TN 012:2021 光源および照明システムの時間的光変調の測定に関するガイダンス」 . doi : 10.25039/TN.012.2021 . 2023年10月3日閲覧。{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=（ヘルプ）が必要です
  17. ^カメラの時間的光干渉。

さらに読む

  • LightingEurope TLA ポジション ペーパー、フリッカーとストロボ効果 (時間的光アーティファクト) に関する LightingEurope ポジション ペーパー、2016 年 9 月。
  • NEMA TLA ポジション ペーパー、時間的光アーティファクト (フリッカーとストロボ効果)、 2015 年 6 月 15 日。
  • ZVEI 情報ペーパー、Temporal Light Artefacts – TLA、2017 年 3 月 (ドイツ語と英語)。
  • CIE 技術ノートCIE TN 008:2017、照明システムの時間的光変調規格に関する CIE ステークホルダー ワークショップ最終報告書。
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