Расчет визуального восприятия яркости в условиях низкой освещенности

Мезопическая фотометрия, предметом которой является визуальное восприятие низкоуровневого оптического излучения, --- актуальная тема исследования в области светотехники. Это связано с исследованием реакций человека при визуальных наблюдениях в условиях низкой освещенности пространства предметов, определения оптимального уровня искусственного освещения производственных территорий, а также с решением задач офтальмологической периметрии. Методика расчетов в области мезопической фотометрии рекомендована Международной комиссией по освещению (МКО) и основана на расчете комбинации фотопического (дневного) и скотопического (ночного) уровней зрительного восприятия. Эта методика является итерационной, что делает ее неудобной для инженерных применений, поскольку число итерационных шагов в среднем составляет нескольких десятков, а в некоторых случаях достигает 100 и более. Поэтому может возникнуть вопрос о целесообразности применения методики МКО взамен методики, основанной на фотопическом зрительном восприятии. Критерий выбора --- степень различия результатов, получаемых по этим методикам. Приведено сравнение результатов расчета уровня визуального восприятия яркости для фотопического и мезопического зрения в условиях низкой освещенности, а также возможности нахождения аналитических решений для методики МКО. Показано, что для излучений с цветовой температурой в диапазоне значений 950...12 000 K максимальное различие расчетов для фотопического и мезопического зрения составляет --200...+50 %, а наименьшее --- около 5 % для излучения с цветовой температурой около 2000 K. Приведены аналитические решения по методике МКО для некоторых частных случаев

Литература

[1] Ylinen A.-M., Tahkamo L., Puolakka M., et al. Road lighting quality, energy efficiency, and mesopic design --- LED street lighting case study. Leukos, 2011, vol. 8, no. 1, pp. 9--24. DOI: https://doi.org/10.1582/LEUKOS.2011.08.01.001

[2] Bullough J.D., Radetsky L.C. Analysis of new highway lighting technologies. Final report. New York, Lighting Research Center, Rensselaer Polytechnic Institute Troy, 2013.

[3] Dubnicka R. Mesopic illuminance meter based on CCD fibre-optics spectroradiometer. Bratislava, Institute of Power and Applied Electrical Engineering. 2013.

[4] Оценки влияния яркости световых объектов и фона на уровни световосприятия. optimed-sktb.ru: веб-сайт. URL: http://optimed-sktb.ru/iso.pdf (дата обращения: 23.03.2019).

[5] Пясецкий В.Б., Прытов А.Б., Ширанков А.Ф. Оценка энергетического спектра естественной облученности. Сб. науч. тр. Лазеры в науке, технике, медицине. Т. 26. М., МНТОРЭС им. А.С. Попова, 2015, с. 169--170.

[6] CIE 81:1989. Mesopic photometry: history, special problems and practical solutions. Vienna, CIE, 1989.

[7] CIE 141:2001.Testing of supplementary systems of photometry. Vienna, CIE, 2001.

[8] CIE 100:1992. Fundamentals of the visual task of night driving. Vienna, CIE, 1992.

[9] CIE 191:2010. Recommended system for mesopic photometry based on visual performance. Vienna, CIE, 2010.

[10] Пуолакка М., Халонен Л. Фотометрия в условиях сумеречного зрения --- новая рекомендованная МКО система. lightingmedia.ru: веб-сайт. URL: http://www.lightingmedia.ru/reviews/reviews_63.html (дата обращения: 23.03.2019).

[11] Gao C., Zhang X., Xu Y., et al. Theoretical consideration on convergence of the fixed-point iteration method in CIE mesopic photometry system MES2. Opt. Express, 2018, vol. 26, iss. 24, pp. 31351--31362. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.26.031351

[12] Джадд Д., Вышецки Г. Цвет в науке и технике. М., Мир, 1978.

[13] ISO 23539:2005(E)/CIE S 010/E:2004. Photometry --- the CIE system of physical photometry. Vienna, CIE, 2004.

[14] Павлов В.Ю., Пясецкий В.Б., Хорохоров А.М. и др. Цветовая эффективность светодиодных осветительных систем. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2017, № 5, с. 54--69. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3933-2017-5-54-69

[15] Rea M.S., Bullough J.D., Freyssinier-Nova J.P., et al. A proposed unified system of photometry. Light. Res. Technol., 2004, vol. 36, iss. 2, pp. 85--111. DOI: https://doi.org/10.1191/1365782804li114oa

[16] Poelman D., Smet P.F. Photometry in the dark: time dependent visibility of low intensity light sources. Opt. Express, 2010, vol. 18, iss. 25, pp. 26293--26299. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.18.026293