一种色彩可控的高能可见光滤波器的设计方法技术

一种色彩可控的高能可见光滤波器的设计方法，包括如下步骤：选取滤波器，所说滤波器含有对短波可见光吸收的染料，滤波器的透射率T表达为光学器件各参数的一个函数；选择光源,并选取一种颜色或多种颜色组成的颜色组,将所需优化的颜色或颜色组的各色感参数表达为包括光源D和滤波器透射率T的函数；在1976CIE L

【技术实现步骤摘要】
一种色彩可控的高能可见光滤波器的设计方法
本专利技术涉及一种色彩可控的高能可见光滤波器的设计方法。
技术介绍
最近的研究表明高能可见光(highenergyvisiblelight)即波长较短的可见光,通常在380纳米到480纳米左右,对人眼尤其是视网膜具有伤害作用。其中一种较为熟知的伤害作用为高能可见光引起和加速的老年性视网膜黄斑变性(agerelatedmaculardegeneration)。人的眼可分为感光细胞(视杆细胞和视锥细胞)组成的视网膜，和角膜、房水、晶状体以及玻璃体组成的折光系统两部分。当眼睛的感光细胞吸收和感知光线后，其外段小盘上排列着的视色素分子会失去其颜色(漂白)。他们便需要经过一个代谢过程才可以再次对光进行吸收和感知。这个代谢过程被称为视觉循环。最近的研究表明(ShabanandandRichter,“A2Eandbluelightintheretina:theparadigmofage-relatedmaculardegeneration”Biol.Chem.Vol.383Pages537～545,2002；MainsterandSparrow,“HowMuchBlueLightShouldanIOLTransmit？”Br.J.Ophthalmol.,2003,v.87,pp.1523-29)，人眼对短波可见光的吸收可以过早的逆转视觉循环的过程。这种过早的逆转导致视网膜色素上皮中色素脂褐素以及其衍生物的累积。随着这种代谢物增加以及人体新陈代谢能力的减退，这种由短波可见光引起的色素脂褐素及其衍生物的累积便导致和加速了老年性视网膜黄斑变性。因此高能可见光滤波器，如防蓝光眼镜，开始受到广泛关注并大量使用。来达到这种效果，现有专利和方法主要是通过吸收(如US8882267B2)和反射(如CN1564052A)两种方法对这种短波可见光进行过滤。通常情况下，如果镜片是通过吸收作用来过滤掉部分高能可见光时，观察者会发现使用者的镜片为黄色；当镜片是通过反射作用过滤掉部分高能可见光时，观察者会发现使用者的镜片在不同角度下有蓝色反光。而使用者因为佩带的防蓝光眼镜过滤掉短波可见光，取决于过滤掉的短波的波长与多少，其视野会出现不同程度的偏黄失真现象。这些对产品的外观和使用感受带来了不自然与不便。目前，尚未有一种合适的方法来解决防蓝光眼镜视野偏黄的问题。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于提供一种色彩可控的高能可见光滤波器的设计方法，能够有效优化透射光谱，在过滤掉蓝光的同时有效解决因为过滤蓝光引起的使用者黄色视野。实现本专利技术目的的技术方案：一种色彩可控的高能可见光滤波器的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：选取滤波器，所说滤波器含有对短波可见光吸收的染料，滤波器的透射率T表达为光学器件各参数的一个函数；步骤2：选择光源,并选取一种颜色或多种颜色组成的颜色组,将所需优化的颜色或颜色组的各色感参数表达为包括光源D和滤波器透射率T的函数；步骤3：基于步骤2获得的各色感参数表达，在1976CIEL*a*b*色感空间中，根据所需优化的色度，选择优化矢量将颜色组投影在所需优化的色度平面上的综合色差表达为E优化色轴,T；步骤4：根据优化透射光谱所需的色感参数和E优化色轴,T进行多目标优化，并选取合适的解即滤波器的透射率T，进而基于透射率T所表达的函数优化设计滤波器光学器件的各参数。进一步地，步骤1中,将滤波器在各波长下的透射率T(λ)表达为如下函数:其中，N为有效吸光成分i总数目，l是有效吸光成分i所分布的所有介质层有效总厚度，εi为有效吸光成分i的摩尔吸光系数，ci为有效成分i在其所分布的所有介质层中的平均浓度，λ为可见光波波长；M为有效反光介面总数目，fj是有效反光介面j的反光率。步骤1中，对短波可见光吸收的染料采用吸收峰在380-480纳米或380-780纳米的一种或多种染料；染料可以选择如下但不局限于如下染料：叶绿素a；叶绿素b；吖啶黄；分散黄；着色剂all(stains-all)；3-乙基-2-[3-(3-乙基-3H-苯并恶唑-2-亚基)丙-1-烯基]苯并恶唑碘化物；碘化-3,3ˊ-二乙基氧杂二羰花青；碘代3,3'-二己氧基羰花青；羊毛罂(erioglaucine)；孔雀石绿(Malachitegreen)；金属离子与卟吩或吡啶的化合物，其中金属离子包括但不局限于锌，镁，铜，铁正离子；金属离子与卟啉或卟啉衍生物的化合物，其中金属离子包括但不局限于锌，镁，铜，铁正离子，其中卟啉衍生物包括但不局限于八乙基卟啉,四甲基卟啉,四苯基卟啉，四苯酚卟啉；金属离子与四氮杂卟啉或四氮杂卟啉衍生物的化合物，其中金属离子包括但不局限于锌，镁，铜，铁正离子，其中四氮杂卟啉衍生物包括但不局限于硫代四氮杂卟啉及其衍生物，酞菁，四叔丁基酞菁及其它烷基酞菁衍生物；花青染料及其衍生物；香豆素及其衍生物；氧杂蒽及其衍生物；恶嗪及其衍生物；染料可以为自主合成的如上染料，也可以为以上述一种或几种成分为主要滤光成分的商业化染料。进一步地，步骤1中，对短波可见光吸收的染料采用吸收峰在380-480纳米或380-780纳米的一种或多种染料。进一步地，步骤2中，将所需优化的颜色或颜色组的各色感参数表达为包括光源D和滤波器透射率T的函数，通过如下方法实现：Uk,T(λ)＝D(λ)·T(λ)·MCk(λ)；其中其中，U为任意颜色；MC为所选择的颜色反光率；为观察者颜色匹配函数；L*标识明度或亮度坐标；a*和b*为两个对比色度上的彩度坐标；Xk，Yk，Zk为颜色Uk的三色刺激值；k标注所选择颜色组中不同的颜色。进一步地，步骤2中，光源D通过滤波器后的白点位移表达通过如下方法获得，Xn，Yn，Zn为标准照明体在全满反射体的三色刺激值，客观白点在光源D照射下光谱表示为U0,T(λ)＝D(λ)·T，使用滤波器后白点三色刺激值表示为Xn,T，Yn,T，Zn,T；未使用滤波器时，标准照明体在全满反射体通过滤光器的亮度表示为L*0；使用滤波器后综合亮度，即标准照明体在全满反射体通过滤光器的亮度表示为L*0,T；使用滤波器后白点位移wp表达如下：或或进一步地，步骤3中，使用滤波器T后,E优化色轴,T通过如下方法获得：颜色Uk,T色相色度矢量优化矢量其中0°≤α≤360°；所选择颜色或颜色组在所需优化的色度平面上的色差为:使用滤波器后,所选择颜色或颜色组在所需优化的色度平面上的综合色差为:未使用滤波器时,所选择颜色或颜色组在所需优化的色度平面上的综合色差为:进一步地，步骤4中，所说优化透射光谱所需的色感参数包括以下参数的一个或多个组合，亮度L*0,T、白点位移wp、设定短波区域的过滤程度、在特定波长和/或波长区间的最低透射率，根据上述色感参数和E优化色轴,T进行多目标优化，选取合适的解即滤波器的透射率T。进一步地，步骤4中，所说设定短波区域的过滤程度通过综合过滤程度ST表征，综合过滤程度ST表达为:其中380nm≤μ<η≤480nm。进一步地，步骤4中，所说设定短波区域的过滤程度通过以下一种参数或几种参数的组合进行表征，在380到480纳米区间内某个或某几个特定波长的透射率；在380到480纳米区间内某个或某几个特定波长区间的综合透射率；在380到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种色彩可控的高能可见光滤波器的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：选取滤波器，所说滤波器含有对短波可见光吸收的染料，滤波器的透射率T表达为光学器件各参数的一个函数；步骤2：选择光源,并选取一种颜色或多种颜色组成的颜色组,将所需优化的颜色或颜色组的各色感参数表达为包括光源D和滤波器透射率T的函数；步骤3：基于步骤2获得的各色感参数表达，在1976 CIE L

【技术特征摘要】
1.一种色彩可控的高能可见光滤波器的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：选取滤波器，所说滤波器含有对短波可见光吸收的染料，滤波器的透射率T表达为光学器件各参数的一个函数；步骤2：选择光源,并选取一种颜色或多种颜色组成的颜色组,将所需优化的颜色或颜色组的各色感参数表达为包括光源D和滤波器透射率T的函数；步骤3：基于步骤2获得的各色感参数表达，在1976CIEL*a*b*色感空间中，根据所需优化的色度，选择优化矢量将颜色或颜色组投影在所需优化的色度平面上的综合色差表达为E优化色轴,T；步骤4：根据优化透射光谱所需的色感参数和E优化色轴,T进行多目标优化，并选取合适的解即滤波器的透射率T，进而基于透射率T所表达的函数优化设计滤波器光学器件的各参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中,将滤波器在各波长下的透射率T(λ)表达为如下函数:其中，N为有效吸光成分i总数目，l是有效吸光成分i所分布的所有介质层有效总厚度，εi为有效吸光成分i的摩尔吸光系数，ci为有效成分i在其所分布的所有介质层中的平均浓度，λ为可见光波波长；M为有效反光介面总数目，fj是有效反光介面j的反光率。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，对短波可见光吸收的染料采用吸收峰在380-480纳米或380-780纳米的一种或多种染料；染料可以选择如下但不局限于如下染料：叶绿素a；叶绿素b；吖啶黄；分散黄；着色剂all(stains-all)；3-乙基-2-[3-(3-乙基-3H-苯并恶唑-2-亚基)丙-1-烯基]苯并恶唑碘化物；碘化-3,3ˊ-二乙基氧杂二羰花青；碘代3,3'-二己氧基羰花青；羊毛罂(erioglaucine)；孔雀石绿(Malachitegreen)；金属离子与卟吩或吡啶的化合物，其中金属离子包括但不局限于锌，镁，铜，铁正离子；金属离子与卟啉或卟啉衍生物的化合物，其中金属离子包括但不局限于锌，镁，铜，铁正离子，其中卟啉衍生物包括但不局限于八乙基卟啉,四甲基卟啉,四苯基卟啉，四苯酚卟啉；金属离子与四氮杂卟啉或四氮杂卟啉衍生物的化合物，其中金属离子包括但不局限于锌，镁，铜，铁正离子，其中四氮杂卟啉衍生物包括但不局限于硫代四氮杂卟啉及其衍生物，酞菁，四叔丁基酞菁及其它烷基酞菁衍生物；花青染料及其衍生物；香豆素及其衍生物；氧杂蒽及其衍生物；恶嗪及其衍生物；染料可以为自主合成的如上染料，也可以为以上述一种或几种成分为主要滤光成分的商业化染料。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2中，将所需优化的颜色或颜色组的各色感参数表达为包括光源D和滤波器透射率T的函数，通过如下方法实现：Uk,T(λ)＝D(λ)·T(λ)·MCk(λ)；其中其中，U为任意颜色；MC为所选择的颜色反光率；为观察者颜色匹配函数；L*标识明度或亮度坐标；a*和b*为两个对比色度上的彩度坐标；Xk，Yk，Zk为颜色Uk的三色刺激值；k标注所选择颜色组中不同的颜色。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤2中，光源D通过滤波器后的白点位移表达通过如下方法获得，Xn，Yn，Zn为标准照明体在全满反射体的三色刺激值，客观白点在光源D照射下光谱表示为U0,T(λ)＝D(λ)·T，使用滤波器后白点三色刺激值表示为Xn,T，Yn,T，Zn,T；未使用滤波器时，标准照明体在全满反射体通过滤光器的亮度表示为L*0；使用滤波器后综合亮度，即标准照明体在全满反射体通过滤光器的亮度表示为L*0,T；使用滤波器后白点位移wp表达如下：或或6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤3中，使用滤波器T后,E优化色轴,T通过如下方法获得：颜色Uk,T色相色度矢量优化矢量其中0°≤α≤360°；所选择颜色或颜色组在所需优化的色度平面上的色差为:使用滤波器后...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈铂，杨骏臣，
申请(专利权)人：北京以色佳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11