Как улучшить зрение - Линзы для очков

Окрашивание органических очковых линз остается популярным методом модификации их светопропускания вот уже на протяжении последних двадцати лет. По мере совершенствования технологического процесса окрашивания происходит модернизация и улучшение характеристик красильного оборудования и свойств красителей. В то же время вопрос оценки визуального комфорта пользователя при ношении линз разнообразных цветов по-прежнему не находит однозначного решения, несмотря на то что ряд зарубежных и отечественных исследователей рассматривали некоторые аспекты этой проблемы в своих работах.

Не так давно компания «Essilor International» совместно с Музеем истории природы (Museum of Natural History, Paris) предложила новый способ оценки использования окрашенных очковых линз, который объединяет спектральный анализ цветов, встречаемых в обычной окружающей среде, и механизм хроматической адаптации, присущий системе органов зрения человека. В результате была разработана математическая модель, позволяющая вычислить коэффициент, названный авторами показателем искажения цвета – index of colour rendering. С его помощью можно предсказать уровень визуального комфорта, присущий конкретной окрашенной линзе (или фильтру с избирательным светопропусканием в видимой области спектра). Кроме того, данный показатель позволяет подобрать цвета линз, комфортные для пользователя, и установить оптимальные диапазоны этих цветов. Эффективность предложенного критерия оценки визуального комфорта была подтверждена эмпирическими опытами. Авторы исследования утверждают, что их критерий превосходит многие существующие субъективные методы и позволяет обеспечить естественную цветопередачу и увеличить комфорт окрашенных очковых линз для пользователя.

Введение

Свойства окрашенных очковых линз обычно определяются коэффициентом их светопропускания в видимой области спектра, цветовым оттенком, а также некоторыми другими параметрами – например, уровнем пропускания ультрафиолетового излучения. До настоящего времени при выборе цветового оттенка очковых линз практически не учитывали физиологические аспекты. Выбор цветов очковых линз был основан на имеющемся в мастерской наборе органических красителей, их возможных комбинациях, а также эстетических представлениях и пожеланиях заказчиков.

Сотрудники исследовательского отдела компании «Essilor International» несколько лет назад провели оценку окрашенных органических очковых линз различных производителей с косметической точки зрения. В результате они обнаружили, что очковые линзы зеленого цвета, которые выглядят абсолютно одинаково при размещении на белой бумаге, обеспечивают абсолютно разную цветопередачу при разглядывании сквозь них реальных объектов окружающей среды. Для проверки этого явления они привлекли к эксперименту группу людей, которых попросили оценить эти очковые линзы с точки зрения визуального комфорта. Практически все участники эксперимента отметили одну и ту же очковую линзу как наименее комфортную для зрения. В то же время разглядывание объектов через другую из предложенных им очковых линз было признано комфортным, а передача цветов реальных объектов – близкой к естественной.

Полученные результаты были обсуждены с профессором Франсуазой Вьено (Francoise Vienot) из Музея истории природы, которая является ведущим специалистом в вопросах восприятия цвета и физиологии зрения. Г-жа Вьено признала, что обнаруженное сотрудниками компании «Essilor International» явление известно, но не изучено с требуемой достоверностью, и согласилась провести некоторые исследования. Было решено, что исследование будет сфокусировано вокруг проблемы физиологического восприятия цветов через окрашенные очковые линзы. В основе начальной стадии исследования полагалась идея, согласно которой уровень зрительного дискомфорта, ощущаемого пользователем при рассматривании предметов через окрашенную очковую линзу, зависит от способности мозга человека к так называемой хроматической адаптации. Целью исследования было разработать показатель искажения цвета (index of colour rendering) для окрашенных линз-фильтров и проверить достоверность полученной модели.

Научные основы исследования

При проведении исследования было решено принимать во внимание следующие факторы:
1. Разнообразие естественных ландшафтов окружающей среды.
2. Естественный солнечный свет, достигающий поверхности земли после фильтрации слоями атмосферы.
3. Окрашенные очковые линзы.
4. Компоненты системы органов зрения человека (роговица, хрусталик, сетчатка и т.д.).

Все эти факторы были интегрированы в модель исследования следующим образом:
1. Цвета и оттенки естественных ландшафтов окружающей среды были определены при помощи атласа Мунселля.
2. В качестве источника, имитирующего естественное солнечное излучение, в соответствии с международными стандартами применяли источник D65, воспроизводящий условия освещения усредненным дневным светом.
3. Все используемые при проведении экспериментов окрашенные очковые линзы были охарактеризованы по кривым их светопропускания

где T – светопропускание очковой линзы при данной длине волны, %;
– длина волны, нм.
4. Реакция органов зрения и всей визуальной цепи наблюдателя на искажение цвета при рассматривании объектов через окрашенные очковые линзы определялась по методике вычисления так называемой цветовой адаптации в соответствии с методом, описанным Интернациональной комиссией по освещению.

Результаты исследования показали, что срабатывает механизм хроматической адаптации, который является удивительным свойством зрительной системы человека. Однако, как и всякий механизм регуляции, он имеет пределы; например, при пользовании окрашенными очковыми линзами (фильтрами) большой оптической плотности изменение цветов будет более значительным.
Окончательной гипотезой исследования стало положение, что амплитуда искажения цвета, ощущаемая пользователем окрашенными очковыми линзами, является остаточной частью общего цветового искажения, после завершения адаптационной работы органов зрения и мозга. Конечное восприятие цвета пользователем будет тем хуже, то есть более отличающимся от реального, чем больше будет эта остаточная часть общего цветового искажения.

Составление математической модели

Целью исследования, проводимого в Музее истории природы, стало определение этого остаточного искажения цвета после исключения хроматической адаптации пользователя и расчет показателя искажения цвета (index of colour rendering) для каждой испытываемой окрашенной очковой линзы-фильтра.

Составление математической модели для определения параметров каждой окрашенной очковой линзы осуществляли в четыре этапа:
1. Регистрация спектров отражения 127 образцов из атласа Мунселля.
2. Пересчет данных в трехмерной системе цветовых координат при освещении образцов стандартным источником D65.
3. Расчет параметров искажения цвета образцов окрашенной очковой линзой.
4. Разработка модели для симуляции процесса хроматической адаптации при восприятии цветов окружающей действительности человеком при использовании окрашенного фильтра.

Конечным результатом расчетного процесса стало создание серии планарных векторов в системе координат CIE.

Начало вектора (у), соответствует образцам Мунселля при естественном солнечном освещении, а его конец (х), – изменению цвета, которое происходит при размещении окрашенной очковой линзы перед глазом пользователя после хроматической адаптации. Векторы характеризуют уровень остаточного хроматического искажения, а статистический анализ поля векторов позволяет рассчитать показатель искажения цвета. Величина этого показателя соответствует амплитуде остаточного искажения цвета. «Идеальный фильтр» будет иметь такой уровень остаточного хроматического искажения, при котором точки (у) и (х) совпадут, модуль вектора будет равен нулю, а показатель искажения цвета – единице. Это означает, что при использовании «идеального фильтра» механизм хроматической адаптации полностью компенсирует вызываемые этим фильтром искажения цветов, а пользователь воспринимает цвета так же, как и невооруженным глазом. В то же время если фильтр характеризуется векторами, направление которых хаотично и неупорядоченно, то данный фильтр будет восприниматься пользователем как неудобный, некомфортный в ношении.

Проверка достоверности модели

Для проверки достоверности разработанной модели расчета показателя искажения света в реальных условиях были проведены испытания шести различных линз (зашифрованных буквенными обозначениями A, B, C, D, E, F) с участием 32 человек. Для очковых линз были определены уровни остаточного цветового искажения и рассчитаны показатели искажения цвета. Испытуемых, которые имели нормальное цветовое зрение, помещали в темную комнату, где на экран с помощью мощного видеопроектора проецировали два изображения ландшафтов: горный пейзаж при ярком солнечном освещении и панорамный вид города. Очковые линзы были скомпонованы в 15 пар, и каждую линзу из пары помещали перед видеопроектором на несколько секунд, после чего испытуемых опрашивали, какую очковую линзу из пары они предпочитают. По результатам испытаний линзы были скомпонованы в список по уровню зрительного комфорта, отмеченного участниками эксперимента.
Результаты оказались достаточно обнадеживающими – ряд расположения линз по уровню убывания комфорта, составленный на основании показаний всех 32 участников, хорошо коррелирует с результатами расчета показателя искажения цвета на основании разработанной математической модели. Список очковых линз по результатам эксперимента – ABCDEF. Список очковых линз, составленный на основании значений показателя искажения цвета, – ACBDEF.

---

Читайте:
Устойчивость очковых линз к царапинам. Что это такое? Мода и функциональность цветных очковых линз Прогрессивные очковые линзы компании «Rodenstock» Фотохромные очковые линзы «ColorMatic Extra» – для любой погоды Корригирующие поляризационные очковые линзы