本实用新型专利技术公开了一种具有优化人类色觉感知的透射光谱的无耗能光学装置，在380‑780纳米的光波范围内，440‑510纳米的范围为低透射率光波长区域，或者530‑610纳米的范围为低透射率光波长区域，或者440‑510纳米与530‑610纳米的范围同时为低透射光波长区域,其他光波长区域具有平均中到高的透射光谱。本实用新型专利技术的透射光谱直接模拟、优化和调控无耗能光学装置，能够提高对人类色觉感知的改善。
An optical device having a transmission spectrum that optimizes the perception of human color vision
The utility model discloses a free energy optical device with transmission spectrum optimization of human perception of color, light in the range of 380 780 nm within the range of 440 to 510 nm low transmittance wavelength region, or 530 610 nm range low transmittance wavelength region, 510 nm or 440 530 and 610 nm wavelength of transmitted light is low and the range of light wavelength region, other regions have average to high transmission spectrum. The transmission spectrum of the utility model can directly simulate, optimize and control the energy free optical device, and can improve the perception of human color vision.
【技术实现步骤摘要】
一种具有优化人类色觉感知的透射光谱的光学装置
本技术属于光学领域，具体涉及一种具有优化人类色觉感知的透射光谱的无耗能光学装置。
技术介绍
看到丰满、鲜艳的色彩对人是非常重要的。然而，当下在无耗能光学装置(包括眼镜，镜头，过滤器)的设计中，无法通过改变该光学装置的光谱来直接优化和调控该装置对人类色觉感知的改善。尤其是当下无法直接优化和调控用非线性和线性的参数来衡量的人类色觉感知能力(参数包括色域范围、色差、色移和白点控制)。目前无耗能光学装置的设计采用设计师的经验或猜想调控光学装置的光谱。然后通过已有的光谱来体现光学装置对人色觉感知的改变。因此，现有的光学装置以及设计过程无法优化和控制人类色觉感知。例如,现有的Enchroma的方法,由于其仅有线性模型的本质,无法直接优化和控制所有非线性的光学和色感参数,包括重要的色彩平衡，白点和非红绿色色感。在感知色域谱图上面,增大红绿色方向色差的同时不能同时控制蓝黄方向颜色的色差萎缩,其结果是减小了光学装置使用者在蓝黄颜色方向上的饱和或鲜艳度。
技术实现思路
本技术创造了一种全新的设计无耗能光学装置的透射光谱。本技术的透射光谱直接模拟、优化和调控无耗能光学装置对人类色觉感知的改善。这种色觉感知的改善是依据所需对单个或多个颜色的人类色觉感知度进行独立或非独立的改变，并且在改变过程中，可以调控色域、色差、白点位置以及其他所涉及的色感参数。本技术公开了一种光学装置，是镜片、眼镜、隐形眼镜、屏幕或挡风玻璃，其具有如下的透射光谱，在380-780纳米的光波范围内，440-510纳米的范围为低透射率光波长区域，或者530-610纳米的范围为低透射率光波长区域，或者440-510纳米与530-610纳米的范围同时为低透射光波长区域,其他光波长区域具有平均中到高的透射光谱。其中，所述低透射率为0％-40％，所述中透射率为低透射率的1.01到50倍，所述高投射率为低透射率的50.01到200倍。附图说明图1：CIELUV所代表的人类的色感的空间示意图；图2：平滑后的光学装置最佳光谱范例图；图3-9：各种光学装置的最佳光谱在人类颜色感知上的优化示意图；图10:一组对所得透射光谱的平滑处理结果示意图；图11:光学装置透射光谱的具体设计方法的操作流程图。具体实施方式下面结合附图对本技术进行具体说明。本技术提供了一种系统的方法来为光学装置使用者所需要的色觉感知设计光学装置需要提供给使用者的透射光谱。光学装置包括镜片、眼镜、隐形眼镜、屏幕、挡风玻璃，各种视窗等对人类视觉产生改变的透射装置。一、对于光体光谱本技术可包含发光体的光谱，包括自然光、人造光、理论光和综合光。例如CIED65。本技术可包含反光体的光谱，包括自然界中的、人造的、理论上的和综合的反放光体。例如1269个孟塞尔(Munsell)标准色。本技术还可包含荧光体的光谱，包括自然界中的、人造的、理论上的和综合的荧光体。例如荧光素(fluorescein)。二、对于色感参数本技术可包含国际照明委员会(CIE，InternationalCommissiononIllumination)的人类标准色觉感知(色感)空间，例如1976CIELUV,或其他色感的空间作为色感空间来描述人类色感参数。本技术包含了国际照明委员会发表的1931年2度标准观察者和1964年10度标准观察者，或其他观察者的颜色匹配函数(CMF，colormatchingfunction，CMF)来定义和描述人类对不同光波(当其进入大脑便表示为外来颜色)的色觉敏感度，即为其在人类色感空间里(如CIELUV)的位置。本技术包含了在色彩空间中计算人类的各种色感参数。例如在1931CIEXYZ和1976CIELUV色彩空间中通过孟塞尔饱和色组以及柔和色组的色域、白点位置以及其中某些颜色的色差、色移等色感参数来表达人的色觉感知。三、光学装置透射光谱的具体设计方法1、选择光体即确定入射光光谱；包括发光体、反光体、荧光体和综合光体。设计师可以选择任何发光体、反光体、荧光体作为光源。包括设计师自己设置的光源光谱。例如CIEA,C,D组光源，露天检测的光源，任何单个或群体孟塞尔颜色。2、根据视觉优化或控制的目标，即色域、色差、色移和白点位置等色感参数，本技术包含了选择颜色体系的方法。例如选择孟塞尔系统里的10到30个最常见饱和色来组成饱和色圈,选择孟塞尔系统里10到30个最常见的柔和色来组成柔和色圈。其色圈所包围形成的区域分别为饱和色域(图1,饱和色域),柔和色域(图1,柔和色域)。3、针对光波透射光谱中相应波长(λ)的光波透射度(T)来对人类色感参数如色域、色差、色移等进行模拟和计算(即表述为相应的函数)。采用人工智能的线性或非线性方式优化和约束目标函数来达到所需人类色感指标。设计师在目标函数中输入需达到的色感指标。例如需最大化色域周长时，一种目标函数是：其中C是周长，T(λ)是透射光谱，<U,V>是T(λ)的函数用于色彩在CIELUV色感空间里的定位，I是所选择的组成色圈的颜色点的集合。例如需最大化色域面积时，一种目标函数是：maxT(λ)2A＝∑i∈I|＜ui+1-uwP，vi+1-Vwp，0＞X＜ui-uwp′vi-vwp，0＞|，其中，A是面积,<uwp,vwp>是白点(WhitePoint)在色感空间里的位置，X是叉积，I是所选择的组成色圈的颜色点的集合。白点是人眼色彩感知的平衡点。因此白点位移是衡量人眼色彩感知平衡点变化的重要非线性参数。例如一种白点位移的表达方式是欧几里德距离(Euclideandistance)。(uwp-uwp，0)2+(vwp-vwp，0)2≤εwp“WP”是新白点，“WP，0”是常人用肉眼看的客观白点，ε是设定的约束值。根据设计的需要可以对白点位移限制在任何数值(可以规定白点位移距离为0或其到色彩空间边缘的最大距离)。例如白点位移在CIELUV中为0.01单位时，人眼是无法感知其色彩变化的。也可以规定白点位移为0，但这时便缩小了优化的可行区域。例如需最大化红绿色差也同时控制白点移动和保持蓝黄色差时，一种优化方式是：以上公式的变量受如下约束：(uwp-uwp，0)2+(vwp-vwp，0)2≤εwp[(∑k∈Buk)/m-(∑1∈Yu1)/n]2+[(∑k∈Bvk)/m-(∑l∈Yv1)/n]2≥[(∑k∈Buk，0)/m-(∑l∈Yu1，0)/n]2+[(∑k∈Bvk，0)/m-(∑1∈Yv1，0)/n]2其中，D是色差，R是红色组，G是绿色组，B是蓝色组，Y是黄色组，<u，v>是色彩在色感空间里的位置，M是红色组的色彩数量，N是绿色组的色彩数量，m是蓝色组的色彩数量，n是黄色组的色彩数量，ε是一个微差量，其他参数定义同上。例如色品表达如下，n为选择的孟塞尔颜色数，量wp为白点位置，色品可理解为颜色鲜艳度的一种表达，其离白点的位置越远便越鲜艳。多目标的优化设计的一种表达方式是用加权平均把单个目标用线性关系加起来。优化在不同的加权平均下会产生帕累托前沿。一种色感的多目标性优化可以是以下的形式：maxT(λ)wD+(1-w)A最大化红绿色差和色域面积的综合本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光学装置，是镜片、眼镜、隐形眼镜、屏幕或挡风玻璃，其特征在于：其具有如下的透射光谱，在380‑780纳米的光波范围内，440‑510纳米的范围为低透射率光波长区域，或者530‑610纳米的范围为低透射率光波长区域，或者440‑510纳米与530‑610纳米的范围同时为低透射光波长区域,其他光波长区域具有平均中到高的透射光谱。
【技术特征摘要】
1.一种光学装置，是镜片、眼镜、隐形眼镜、屏幕或挡风玻璃，其特征在于：其具有如下的透射光谱，在380-780纳米的光波范围内，440-510纳米的范围为低透射率光波长区域，或者530-610纳米的范围为低透射率光波长区域，或者440-510纳米与5...
【专利技术属性】
技术研发人员：柯南瓦伦丁，
申请(专利权)人：陈晓冬，
类型：新型
国别省市：山东,37
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