時間的な光のアーティファクト

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、人間の観察者の視覚に対す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 2 つのよく知られた例として、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) 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) 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。

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]} TLA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、特定のレベルに制限する必要があります。長時間の露出後、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った認識は、高速で移動する機械や回転する機械がある作業環境では許容されない可能性があります。^[5]

TLA は一般に、照明器具の光出力が時間とともに変化するという事実により、人間が知覚する可能性のある望ましくない効果です。さまざまな TLA 現象、関連する用語と定義、およびその可視性の側面は、CIEの技術ノートに記載されています。CIE TN 006:2016 を参照してください。^{[6] CIE TN 006:2016 [6]}では、3 種類の TLA が区別されています。

• ちらつきとは、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るようになる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上で眼球運動をする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現象に関するさらなる背景と説明は、録画されたウェビナー「すべては単なるちらつきですか？」で説明されています。^[7] LEDの発光出力の時間的挙動からちらつきとストロボ効果を視認するためのモデルは、Perzの博士論文に記載されています。^[8]

TLA の根本的な原因は、照明機器の光強度の変動です。照明機器の光変調の規模と種類を決定する重要な要素は次のとおりです。

• 光源技術: ^[9] LEDは本質的に時間的変調を生成しません。LEDは入力電流波形を非常によく再現するだけです。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) : LED ドライバーと電気バラストのさまざまなタイプとトポロジが適用されます。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調光技術は大きな影響を及ぼす可能性があります。時間的な光変調のレベルは、通常、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 により、不要な TLA が発生する可能性があります。

フリッカーの許容度を評価するために、変調深度、フリッカー指数、フリッカー率などのいくつかの単純な指標がよく使用されます。 ^[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適していません。TLAに対する人間の知覚は、変調深度、周波数、波形、デューティサイクルなど、さまざま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を用いる。^{[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つの代替尺度、フリッカー視認性尺度FVM と時間領域フリッカー視認性尺度 TFVMが導出されている。^[8]

注 - SVMメトリックの適用は、人や物体の移動速度が制限されている通常の適用環境（住宅、オフィス）でのストロボ効果の人間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、まだメトリックは定義されていません。^[6]

• P _st ^LMの測定、およびオプションで主電源電圧の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テスト：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]

スマートフォンのカメラ、ビデオカメラ、またはフィルム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などです (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大きく依存します。シャッターの種類、画像のフレームレート、カメラで講じられている緩和策に応じて、カメラが異なればアーティファクトも異なります。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]したがって、一般的なカメラを使用することは、照明機器による潜在的な TLA を評価するための有効かつ客観的な手段ではありません。

• 時間的な光の効果
• 時間的光干渉
• ちらつき（光）
• ストロボ効果（照明）
• ストロボ効果

• LightingEurope TLA ポジション ペーパー、LightingEurope の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（ちらつきとストロボ効果）、 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 ワークショップの最終報告書。