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Folie 1 © L-LAB 22. Juni 2022 Progress report about the mesopic vision as an example car lighting Stephan Völker Sabine Raphael Dirk Kliebisch

Folie 1 © L-LAB 15. April 2014 Progress report about the mesopic vision as an example car lighting Stephan Völker Sabine Raphael Dirk Kliebisch

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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

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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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Folie 3Diese 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.

Consequences of this Development …

• Higher Luminance• Very inhomogeneous luminance

distribution or extreme peaks• Different spectral distributions

More safety?

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Folie 4Diese 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.

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 …

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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

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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

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State of the art

2. Model of Eckert – recognition of pedestrians

thresholdexistent LL

2

BA

CKLthreshold

Differences of luminance:

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State of the art

2. Model of Eckert – recognition of pedestrians

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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

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State of the art

4. Courses of contrast

U

UO

L

LLC

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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

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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

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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

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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

]

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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

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Planned Examinations

What is the adaptation luminance?

c) Effect of adaptation luminance on recognition distance

???

??

?Cth

Lad

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2. Evaluation of brightness

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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

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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)

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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

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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

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Thank you for your attention!