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Messung der achromatischen Schwelle in Abhängigkeit der Pulsform im mesopischen Bereich des Sehens

Schiller, Christoph :
Messung der achromatischen Schwelle in Abhängigkeit der Pulsform im mesopischen Bereich des Sehens.
Technische Universität Darmstadt
[Diploma Thesis or Magisterarbeit] , (2004)

Abstract

Zusammenfassung:

Die vorliegende Arbeit untersucht erstmals wissenschaftlich, welchen Einfluss die Pulsform eines Lichtpulses auf die relative spektrale Hellempfindlichkeit V(λ) des menschlichen visuellen Systems hat. Die zu diesem Zweck durchgeführten Untersuchungen lassen sich in zwei Kategorien unterteilen: einerseits wird der Einfluss eines erhöhten Grundniveaus bei Lichtpulsen auf die spektrale Hellempfindlichkeit und den Wahrnehmungszeitpunkt einer Pulsform betrachtet. Andererseits gibt die Variation der Darbietungsfrequenz (unterschiedliche Pausendauer) in einer Folge von kurzen Lichtpulsen gleicher Breite Aufschluss über die Beeinflussung der Wahrnehmungsschwelle und die damit verbundene spektrale Hellempfindlichkeit.

Die Ergebnisse zur Untersuchung der Pulsform mit einem erhöhten Grundniveau (Stufenpuls) zeigen in der graphischen Auswertung im Vergleich zur Pulsform ohne dieses erhöhte Grundniveau (Einzelpuls) eine deutliche Tendenz. Sowohl im Bereich von 440nm < λ < 540nm als auch für Wellenlängen von 560nm < λ < 650nm weist die ermittelte Kennlinie des Stufenpulses eine erhöhte relative spektrale Empfindlichkeit auf. Aus statistischer Sicht sind die beobachteten Unterschiede jedoch nicht signifikant. Die durchgeführten statistischen Tests fallen für die untersuchten Wellenlängenstützstellen negativ aus. Eine mögliche Ursache hierfür ist eine zu geringe Datenbasis. Graphisch sind die Unterschiede und somit ein Einfluss des erhöhten Grundniveaus auf die Hellempfindlichkeit nicht zu verwerfen. Die Auswertung der gemessenen Reaktionszeiten zeigt, dass das erhöhte Grundniveau des Stufenpulses keinen erkennbaren Einfluss auf den Zeitpunkt der Wahrnehmung der Pulsform hat. Es kann erstmalig gezeigt werden, dass ein über die Pulsdauer integrierendes Verhalten des visuellen Systems bis zum Erreichen der Wahrnehmungsschwelle nicht stattfindet. Vielmehr ist eine „Triggerung“ auf die Flanken einer Pulsform als Auslöser für eine Wahrnehmung zu beobachten.

Eine Variation der Pausendauer P in einer Folge von kurzen Pulsen gleicher Länge führt zu unterschiedlichen Ergebnissen. Beim Mehrfachpuls (P = 500ms) kann die Pulsfolge von den Rezeptoren in der Netzhaut im blauen Spektralbereich einzeln aufgelöst werden, da die Latenzzeit (Erholungsphase) der blauen Empfänger mit t = 100ms - 200ms deutlich geringer als die Pausendauer ist. Die spektrale Hellempfindlichkeit weist in diesem Bereich deshalb erwartungsgemäß keine Unterschiede zu einem vergleichbaren Einzelpuls auf. Ein anderes Bild zeigt sich im roten Spektralbereich in einer Erhöhung der Hellempfindlichkeit. Nach dem bisherigen Stand der Wissenschaft sind die Latenzzeiten der roten Empfänger jedoch deutlich geringer als die der blauen Rezeptoren. Eine Auflösung der Pulsfolge in ihre einzelnen Lichtblitze sollte deshalb noch deutlicher als im blauen Bereich erfolgen. Die gemessenen Reaktionszeiten des Mehrfachpulses zeigen in ihrer Häufigkeitsverteilung aber eine deutliche Überlagerung der einzelnen Pulse als mögliche Ursache für die beobachtete Erhöhung der Hellempfindlichkeit. Die Hellempfindlichkeitskennlinie des modifizierten Mehrfachpulses (P = 1000ms) liegt für Wellenlängen von 440nm < λ < 650nm deutlich über den Werten für den Einzel- und den Mehrfachpuls. Aufgrund der veränderten Datengrundlage (andere Zusammensetzung der Testpersonen) sind diese Ergebnisse jedoch kritisch zu hinterfragen. Die Untersuchung zusätzlicher Testpersonen ist an dieser Stelle für eine Gewinnung weiterer Daten sinnvoll.

Item Type: Diploma Thesis or Magisterarbeit
Erschienen: 2004
Creators: Schiller, Christoph
Title: Messung der achromatischen Schwelle in Abhängigkeit der Pulsform im mesopischen Bereich des Sehens
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

Die vorliegende Arbeit untersucht erstmals wissenschaftlich, welchen Einfluss die Pulsform eines Lichtpulses auf die relative spektrale Hellempfindlichkeit V(λ) des menschlichen visuellen Systems hat. Die zu diesem Zweck durchgeführten Untersuchungen lassen sich in zwei Kategorien unterteilen: einerseits wird der Einfluss eines erhöhten Grundniveaus bei Lichtpulsen auf die spektrale Hellempfindlichkeit und den Wahrnehmungszeitpunkt einer Pulsform betrachtet. Andererseits gibt die Variation der Darbietungsfrequenz (unterschiedliche Pausendauer) in einer Folge von kurzen Lichtpulsen gleicher Breite Aufschluss über die Beeinflussung der Wahrnehmungsschwelle und die damit verbundene spektrale Hellempfindlichkeit.

Die Ergebnisse zur Untersuchung der Pulsform mit einem erhöhten Grundniveau (Stufenpuls) zeigen in der graphischen Auswertung im Vergleich zur Pulsform ohne dieses erhöhte Grundniveau (Einzelpuls) eine deutliche Tendenz. Sowohl im Bereich von 440nm < λ < 540nm als auch für Wellenlängen von 560nm < λ < 650nm weist die ermittelte Kennlinie des Stufenpulses eine erhöhte relative spektrale Empfindlichkeit auf. Aus statistischer Sicht sind die beobachteten Unterschiede jedoch nicht signifikant. Die durchgeführten statistischen Tests fallen für die untersuchten Wellenlängenstützstellen negativ aus. Eine mögliche Ursache hierfür ist eine zu geringe Datenbasis. Graphisch sind die Unterschiede und somit ein Einfluss des erhöhten Grundniveaus auf die Hellempfindlichkeit nicht zu verwerfen. Die Auswertung der gemessenen Reaktionszeiten zeigt, dass das erhöhte Grundniveau des Stufenpulses keinen erkennbaren Einfluss auf den Zeitpunkt der Wahrnehmung der Pulsform hat. Es kann erstmalig gezeigt werden, dass ein über die Pulsdauer integrierendes Verhalten des visuellen Systems bis zum Erreichen der Wahrnehmungsschwelle nicht stattfindet. Vielmehr ist eine „Triggerung“ auf die Flanken einer Pulsform als Auslöser für eine Wahrnehmung zu beobachten.

Eine Variation der Pausendauer P in einer Folge von kurzen Pulsen gleicher Länge führt zu unterschiedlichen Ergebnissen. Beim Mehrfachpuls (P = 500ms) kann die Pulsfolge von den Rezeptoren in der Netzhaut im blauen Spektralbereich einzeln aufgelöst werden, da die Latenzzeit (Erholungsphase) der blauen Empfänger mit t = 100ms - 200ms deutlich geringer als die Pausendauer ist. Die spektrale Hellempfindlichkeit weist in diesem Bereich deshalb erwartungsgemäß keine Unterschiede zu einem vergleichbaren Einzelpuls auf. Ein anderes Bild zeigt sich im roten Spektralbereich in einer Erhöhung der Hellempfindlichkeit. Nach dem bisherigen Stand der Wissenschaft sind die Latenzzeiten der roten Empfänger jedoch deutlich geringer als die der blauen Rezeptoren. Eine Auflösung der Pulsfolge in ihre einzelnen Lichtblitze sollte deshalb noch deutlicher als im blauen Bereich erfolgen. Die gemessenen Reaktionszeiten des Mehrfachpulses zeigen in ihrer Häufigkeitsverteilung aber eine deutliche Überlagerung der einzelnen Pulse als mögliche Ursache für die beobachtete Erhöhung der Hellempfindlichkeit. Die Hellempfindlichkeitskennlinie des modifizierten Mehrfachpulses (P = 1000ms) liegt für Wellenlängen von 440nm < λ < 650nm deutlich über den Werten für den Einzel- und den Mehrfachpuls. Aufgrund der veränderten Datengrundlage (andere Zusammensetzung der Testpersonen) sind diese Ergebnisse jedoch kritisch zu hinterfragen. Die Untersuchung zusätzlicher Testpersonen ist an dieser Stelle für eine Gewinnung weiterer Daten sinnvoll.

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Auswertung graphisch, Auswertung statistisch, Latenzzeit Augenrezeptor, Pulsform Licht, Spektrale Hell-Empfindlichkeit relativ V(λ), Wahrnehmungsschwelle
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Light Technology
Date Deposited: 06 Sep 2011 15:43
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKD 1569

Art der Arbeit: Diplomarbeit

Beginn Datum: 03-05-2004

Ende Datum: 02-08-2004

Querverweis: keiner

Studiengang: Elektrotechnik und Informationstechnik (ETiT)

Vertiefungsrichtung: Mikro- und Feinwerktechnik MFT)

Abschluss: Diplom (MFT)

Identification Number: 17/24 EMKD 1569
Referees: Schlaak, Prof. Dr.- Helmut Friedrich and Freiding, Dipl.-Ing. Achim
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