Abstract

FR.19.03

Erkennschwellen in der Dämmerung für Objekte mit schmalem Farbspektrum

Harald Babucke, Ines Horsthemke-Eckhardt, Karen Meyer, Anna-Barbara Schönwälder, Kunibert Krause
Fakultät Optik und Mechatronik, Hochschule Aalen, Aalen

Hintergrund:
Bei nächtlichen Autofahrten arbeitet das Auge im mesopischen (Dämmerungs-)Bereich. Die standardisierten CIE Augenempfindlichkeitskurven V(l) und V’(l) gelten hier nicht. Sie passen zudem weder für Erkennschwellen noch für Objekte mit schmalen Farbspektren. Jedoch treten Lichtquellen mit schmalen Farbspektren für Fahrzeug-Rückleuchten, Anzeigen im Cockpit oder auf der Straße in vielen Farben auf. Wie sieht für diese Quellen die spektrale Empfindlichkeitskurve im mesopischen Bereich aus?
Methode:
Von elf Probanden (24-45 Jahre) wird die binokulare Erkennschwelle für schmalbandige Sehzeichen (Landolt-Ringe, 2° und 0,6° groß; l = 415 … 685 nm, HWB ≤ 10nm) bei Hintergrund-Leuchtdichten von 0,001 bis 10 cd/m², Darbietungszeiten von 0,5 s und retinalen Exzentrizitäten von 0° bis 20° bestimmt. Die Empfindlichkeiten berechnen sich aus den reziproken Strahldichten, die nötig sind, um die Orientierung der Sehzeichen korrekt zu erkennen.
Ergebnisse:
Die Spektren der Empfindlichkeiten zeigen im mesopischen Bereich bis zu fünf Maxima. Die beste Anpassung gelingt mit einem Modell nach Fulton, das die Summe der nichtnegativen Logarithmen dreier theoretischer Zapfen-Absorptionsspektren zugrunde legt, hier zusätzlich um die Makula-Absorption ergänzt. Im photopischen (10 cd/m²) Fall lassen sich drei Maxima finden, wobei das stärkste im gelben Bereich liegt. Von 10 cd/m² bis in den skotopischen Bereich (0,001 cd/m²) nimmt die Empfindlichkeit um den Faktor 100 zu, im kurzwelligen stärker als im langwelligen Bereich. Der Unterschied wächst mit abnehmender Hintergrundleuchtdichte und führt zu einer Blauverschiebung des stärksten Maximums.
Schlussfolgerungen:
Das verwendete Modell beschreibt die Empfindlichkeit für mesopische Erkennschwellen besser als andere, die Parameteranpassung ist stabiler und es ist leichter kommmunizierbar. Es kann mit den vorhandenen Daten als Basis zur Entwicklung einer passenden Empfindlichkeitskurve dienen.
Beleuchtungsentwickler sollten breitbandige (400 bis 650 nm) und ausgedehnte Quellen (≥ 2°) nutzen, die auch besonders im blauen Bereich emittieren, um ein besseres Erkennen im mesopischen Bereich zu sichern.

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