CN115145051A - 根据可变皮肤反射率的镜片外观定制 - Google Patents

Abstract

本披露内容涉及一种旨在配戴在人类配戴者的眼睛(20)前方的光学元件(10)。光学元件包含染料组合物，该染料组合物被配置成使得当光学元件(10)由具有给定皮肤反射率的配戴者配戴并且被来自场景(30)的光源照射时：‑第一光束(1)由光学元件(10)朝向配戴者透射，该第一光束具有第一色度，‑第二光束(2)在被配戴者的皮肤(40)反射之后由光学元件(10)朝向场景(30)透射，该第二光束具有第二色度，以及‑第二色度与第一色度之间的绝对差异大于6。

Description

根据可变皮肤反射率的镜片外观定制

技术领域

本发明总体上涉及眼科光学器件领域。更具体地，本发明涉及光学元件、用于确定染料组合物的方法、用于制造染色光学元件的方法、用于衰减光的光学元件的用途、以及用于增强颜色视觉的光学元件的用途。

背景技术

光学器件领域中的一个关注点是提供太阳镜或浅色镜片，其中配戴者看到的透射颜色与外部观察者看到的颜色不同。

这将允许提供时尚的特定外观，或者相反，隐藏颜色或滤波器。

有人提议在有色光学镜片的物体侧表面上包括半反射元件(或镜子)。通过这样做，反射光的颜色不受光学镜片色调的影响。替代地，光学镜片可以包括第一有色材料层、半反射镜子、和第二有色材料层的叠加。通过这样做，反射光具有与透射光不同的颜色。

现有技术的一个缺点是，尽管向光学镜片添加镜子允许区分内外颜色，但这种镜片在观察者看来并不像着色的镜片。

相反，这种镜片主要看上去是着色的表面，因为颜色在镜片表面处是镜面反射的而不是漫反射的。

而且，这种镜子会阻止观察者看到配戴者的眼睛和眼睛周围的皮肤。

在这种情况下，需要一种光学制品，该光学制品表现出配戴者所看到的透射颜色不同于外部观察者看到的颜色，同时又不阻止观察者看到配戴者的眼睛和眼睛周围的皮肤。

发明内容

本发明由所附独立权利要求限定。本文披露的构思的附加特征和优点在以下描述中阐述。

本披露内容旨在改善这种情况。

为此，本披露内容描述了一种旨在配戴在人类配戴者眼睛前方的光学元件，该光学元件包含染料组合物，该染料组合物包括至少一种吸收性染料，该染料组合物被配置为使得当光学元件由具有给定皮肤反射率的配戴者配戴并被来自场景的光源照射时：

-第一光束由光学元件朝向配戴者透射，该第一光束在CIE L*a*b*颜色空间中具有第一色度，

-第二光束在被配戴者的皮肤反射之后由光学元件朝向场景透射，该第二光束在CIE L*a*b*颜色空间中具有第二色度，以及

-第二色度与第一色度之间的绝对差异大于6。

由于利用皮肤的反射率光谱以及光线在镜片中两次穿过的事实，光学元件允许配戴者看到的透射颜色与外部观察者看到的颜色不同。

在一个示例中，第一色度和第二色度中的至少一个小于10、优选地小于3。在另一个示例中，第一色度在CIE L*a*b*颜色空间中小于10、优选地小于3，并且第二色度在CIEL*a*b*颜色空间中大于第一色度、优选地大于20。这允许配戴者感觉看到的场景的颜色变化较少，而光学元件对观察者而言是彩色的。

在这方面，本发明的另一个方面涉及光学元件的用途，该光学元件用于衰减朝向具有给定皮肤反射率的人类配戴者的眼睛入射的光，从而尽可能少地改变配戴者的颜色感觉，其中，光学元件包含至少一种吸收性染料，该吸收性染料被配置为使得当光学元件由配戴者配戴并且被来自场景的光源照射时：

-第一光束由光学元件朝向配戴者透射，该第一光束在CIE L*a*b*颜色空间中具有第一色度，

-第二光束在被配戴者的皮肤反射之后由光学元件朝向场景透射，该第二光束在CIE L*a*b*颜色空间中具有第二色度，

-第一色度小于10，以及

-第二色度与第一色度之间的绝对差异大于6。

根据本发明的一个实施例，在475nm到650nm范围内：

-当光学元件在暴露于对应于标准光源D65的光条件时具有大于0.8*TvD65的光透射率时，在CIE L*a*b*颜色空间中，第二色度与第一色度之间的绝对差异大于16，

-当光学元件在暴露于对应于标准光源D65的光条件时具有0.43与0.8*TvD65之间的光透射率时，在CIE L*a*b*颜色空间中，第二色度与第一色度之间的绝对差异大于15，并且

-当光学元件在暴露于对应于标准光源D65的光条件时具有0.18与0.43*TvD65之间的光透射率时，在CIE L*a*b*颜色空间中，第二色度与第一色度之间的绝对差异大于10。

在一个示例中，第二色度在CIE L*a*b*颜色空间中小于10、优选地小于3，并且第一色度在CIE L*a*b*颜色空间中大于第二色度、优选地大于20。这允许光学元件对配戴者而言看起来是有色彩的，但对于观察者而言是中性或灰色的。

在这方面，本发明的另一个方面涉及光学元件的用途，该光学元件用于增强具有给定皮肤反射率的人类配戴者的颜色视觉，其中，光学元件包含至少一种吸收性染料，该吸收性染料被配置为使得当光学元件由配戴者配戴并且被来自场景的光源照射时：

-第一光束由光学元件朝向配戴者透射，该第一光束在CIE L*a*b*颜色空间中具有第一色度，以及

-第二光束由光学元件朝向场景透射，该第二光束在CIE L*a*b*颜色空间中具有第二色度，

-在CIE L*a*b*颜色空间中，第二色度小于10，以及

-第二色度与第一色度之间的绝对差异大于6。

在一个示例中，在475nm到650nm范围内，当暴露于对应于标准光源D65的光条件时，光学元件的吸光度小于0.2*TvD65，并且用于识别/检测白炽信号灯的相对视觉衰减系数对于Qred不小于0.8，对于Qyellow不小于0.6，对于Qgreen不小于0.6，以及对于Qblue不小于0.6。

在另一个示例中，在475nm到650nm范围内：

-当光学元件在暴露于对应于标准光源D65的光条件时具有大于0.43*TvD65的光透射率时，在CIE L*a*b*颜色空间中，第二色度与第一色度之间的绝对差异大于7，

-当光学元件在暴露于对应于标准光源D65的光条件时具有0.18与0.43*TvD65之间的光透射率时，在CIE L*a*b*颜色空间中，第二色度与第一色度之间的绝对差异大于6。

因此，光学元件符合申请日的最新版本ISO12312中定义的驾驶标准。

根据本发明的一个实施例，第一光束在CIE L*a*b*颜色空间中具有第一色相，并且第二光束在CIE L*a*b*颜色空间中具有第二色相，在CIE L*a*b*颜色空间中，第二色相与第一色相之间的绝对差异小于67、优选地小于50。

根据本发明的一个实施例，如前述权利要求中任一项所述的光学元件，其中，第一光束在CIE L*a*b*颜色空间中具有第一色相，并且第二光束在CIE L*a*b*颜色空间中具有第二色相，在CIE L*a*b*颜色空间中，第二色相与第一色相之间的绝对差异大于20，并且第一色度和第二色度均大于10。

在一个示例中，染料组合物包括吸收性染料的组合。每种吸收性染料的光学特性以及它们在染料组合物中的相对比例允许微调染料组合物的吸收光谱。

根据本发明的一个实施例，上述光学元件包含至少一种可激活的吸收性染料。各种类型的可激活染料为本领域普通技术人员所公知。结果，光学元件可以在不同的配置之间切换，即，在比如外部光源的外部源(比如光致变色或电致变色型染料)的情况下可在活性状态与非活性状态之间切换。

另外，在至少一种配置中，第一色度和第二色度中的至少一个小于10，并且第二色度与第一色度之间的绝对差异大于6。

在这方面，本发明的另一个方面涉及一种光学设备，该光学设备至少包括：

-上述光学元件，其中至少一种吸收性染料是可激活的，以及

-处理电路，该处理电路包括处理单元、非暂时性存储介质、和通信模块，

处理电路被配置为接收输入命令并作为响应触发至少一种吸收性染料的激活或去激活，使得光学设备从一种配置切换或切换到一种配置，在该配置中，优选地第一色度和第一色度中的至少一个小于10，并且第二色度与第一色度之间的绝对差异大于6。

本发明的另一个方面涉及一种用于确定染料组合物的方法，该方法包括：

-获得皮肤反射率、第一目标色度和第二目标色度，

-优选地，第一目标色度和第二色度中的至少一个在CIE L*a*b*颜色空间中小于10，

-第二目标色度与第一目标色度之间的绝对差异在CIE L*a*b*颜色空间中大于6；以及

-对染料数据库的多种吸收性染料应用非线性最小二乘法分析以确定染料组合物，该染料组合物包括来自染料数据库的至少一种吸收性染料，使得当染料组合物被结合在由具有所述皮肤反射率的配戴者配戴的光学元件中并且光学元件被来自场景的光源照射时:

-第一光束由光学元件朝向配戴者透射，该第一光束在CIE L*a*b*颜色空间中具有等于第一目标色度的第一色度，以及

-第二光束在被配戴者的皮肤反射之后由光学元件朝向场景透射，该第二光束在CIE L*a*b*颜色空间中具有等于第二目标色度的第二色度。

因此，该方法允许针对任何皮肤反射率、因此针对任何肤色确定染料组合物，该染料组合物当结合在由具有所述肤色的配戴者配戴的光学元件中时，对于配戴者和对于观察者而言看起来不同。发明人已发现非线性最小二乘法分析是就收敛所需的计算时间而言最合适类型的优化算法，以便确定染料组合物。

本发明的另一个方面涉及一种用于制造染色光学元件的方法，该方法包括用上述确定的染料组合物对光学元件进行染色。

附图说明

为了更全面理解本文提供的说明和其优点，现在结合附图和具体实施方式参考以下简要说明，其中相同的附图标记代表相同的部分。

图1描绘了由配戴者配戴着并进一步被来自场景的光源照射的示例性光学元件。

图2a描绘了所谓的NIST皮肤的示例性总皮肤反射率光谱，并且图2b描绘了所谓的Pantone SkinTone(TM)2R05SP(接近NIST皮肤)的总皮肤反射率。

图3，针对示例性光学元件，描绘了当光学元件被配戴者配戴时分别对应于向内外观和向外外观的光谱，配戴者的皮肤具有Pantone SkinTone^TM 2R05SP类型的示例性皮肤反射率光谱。

图4描绘了示例性光学设备。

图5至图12，分别针对八个示例性光学元件，描绘了当光学元件被配戴者配戴时分别对应于向内外观和向外外观的光谱，该配戴者的皮肤具有Pantone SkinTone^TM 2R05SP类型的示例性皮肤反射率光谱。

具体实施方式

在随后的描述中，附图不一定按比例绘制。特别是，空腔相对于刚性元件的相对尺寸可能被夸大。出于清晰和简洁的目的或出于提供信息的目的，某些特征可能以概括或示意的形式示出。另外，尽管在下文详细讨论了制造和使用多个不同实施例，但应理解如本文所述提供了可以在多种环境下实施的许多发明构思。本文讨论的实施例仅仅是代表性的而不限制本发明的范围。针对本领域技术人员而言还显而易见的是，相对于方法限定的所有技术特征可以单独或组合地转置到系统，反之，相对于系统的所有技术特征可以单独或组合地转置到方法。

现在参考图1，其描绘了示例性光学元件(10)，其更具体地是一副眼镜的眼科镜片。

眼科镜片具有两个相反的主表面：下文中是眼球侧和物体侧。

眼球侧主表面在配戴时面向配戴者的眼睛，而物体侧主表面面向物体或场景，在配戴时，物体侧主表面将面向配戴者通过眼科镜片看到的物体或场景。

进一步假设光学元件(10)是有色的。色调由包括至少一种吸收性染料或不同吸收性染料的组合的染料组合物获得。一般而言，光学元件的色调被定义以降低D65光源的可见光透射率Tv，以符合特定类别的太阳镜：

-具有80％或更高可见光透射率Tv的光学元件，也称为“0类”光学元件

-具有46％与79％之间可见光透射率Tv的光学元件，也称为“1类”光学元件

-具有18％至45％之间可见光透射率Tv的光学元件，也称为“2类”光学元件。

在图1中，眼镜被描绘为由配戴者配戴并被来自场景(30)的一个或多个光源照射。

光路(L)被进一步描绘并且对应于源自这种光源之一并照射物体侧主表面光学元件(10)的光束。

第一光束(1)由光学元件(10)朝向配戴者透射并且至少照射配戴者的眼睛(20)。

对应于第一光束(1)的光路在图1中被进一步描绘为源自光学元件(1)的物体侧主表面并照射配戴者的在眼睛(20)周围的一块皮肤(40)。

配戴者感知的第一光束(1)的颜色受光学元件的色调的影响。换言之，第一光束的颜色取决于染料组合物的性质。

第一光束(1)在第二处被配戴者的皮肤(40)漫反射朝向光学元件(10)的眼球侧主表面，然后在第三处透射穿过光学元件(10)，作为第二光束(2)回到场景(30)。

对应于第二光束(2)的光路在图1中被进一步描绘为从配戴者的皮肤(40)和眼球透射、穿过光学元件(10)并且源自光学元件(1)的物体侧主表面并且指向场景(30)。

由于第二光束(1)对应于源自场景(30)的光束，该光束两次透射通过过光学元件(10)结合由配戴者的皮肤(40)的漫反射，第二光束(2)的颜色不仅受光学元件的色调影响，还受配戴者的皮肤(40)的反射率影响。而且，第二光束受到光学元件中定义的具有彼此不同折射率的连续材料的每个界面处存在的内部反射的影响。

作为一般考虑，整个本文件使用以下术语：

-第一光束在CIE L*a*b*颜色空间中具有第一色度，记为C*，和第一色相，记为H*，对应于“向内外观”，记为T％，也就是说，与由光学元件朝向配戴者透射的光有关，

-第二光束在CIE L*a*b*颜色空间中具有第二色度，记为C**，和第二色相，记为H**，对应于“外”观，记为R％，也就是说，与由光学元件透射穿过配戴者、然后由配戴者的皮肤/眼球漫反射、然后由光学元件再次朝向场景(例如朝向面向配戴者的观察者)透射的光有关，以及

-第二色度与第一色度之间的差异记为Cboost＝C**-C*，并且第二色相与第一色相之间的差异记为Hboost＝H**-H*。

此后发展两个实施例：

-在第一实施例中，向内外观是浅色的、“中性”或淡灰色的，并且对应于配戴者感知的较低的第一色度C*，而向外外观则更加饱和与时尚，因此对应于配戴者感知的更高的第二色度C**，结果，与向内光束相比，向外光束出现颜色“正增强”，或

-相反，在第二实施例中，内观表现出较高的第一色度C*，因此增强了配戴者对特定颜色的感知，而向外外观对应于低得多的第二色度C**，使得观察配戴者眼睛的观察者的颜色感知几乎不受光学镜片(10)存在的影响，而配戴者的颜色感知被最大化。结果，与向内光束相比，向外光束出现“负增强”，即颜色变暗。

在两个实施例中，向内外观(T％)和向外外观(R％)之间的差异被最大化，并且Cboost是不同于0的整数，在上述第一实施例中为正并且在第二实施例中为负。

有几个可能会影响优化向内外观和向外外观的不同因素。

这些因素之一是对配戴者的皮肤的自然反射率曲线的任何修正，例如通过化妆的使用。

另一个因素是干涉涂层的使用，但是这种需要复杂且昂贵的制造步骤的方法将被忽略。

该最后一个因素超出了本发明的范围并且将不进一步发展，因为为了优化光束的向内外观和向外外观的差异，本发明完全基于对染料组合物的优化并且为此目的排除使用干涉涂层。

为了使向内外观(T％)与向外外观(R％)之间的差异最大化而可能受到影响的又另一个因素是光学元件(10)的设计。更具体地，可以通过选择特定的染料组合物来调整光学元件的透射率曲线。在旁注中，应注意的是，光学元件的透射率曲线在两个方向上始终严格相同，如物理定律所规定的。

整个本文件中描述了不同的特定示例性光学元件，并且提供了对应于这些示例性光学元件的C*、C**和绝对Cboost值。

C*是光学元件(10)的透射率曲线所固有的。

C**和Cboost受配戴者的对光学元件(10)而言是外在的皮肤反射率的影响，并且受构成光学元件和该光学元件周围(空气)的不同材料的不同界面处的内部反射和干涉的影响。配戴者的皮肤的反射率因人而异。

事实上，根据本发明，光学元件(10)的透射率曲线是针对特定个体的皮肤或者针对一组个体共享的特定类型的皮肤、通过选择特定的染料组合物来定制的。

例如，本文件中披露的C**和Cboost的具体值始终解释了与“参考配戴者”(即心理的建构而非实际配戴者)相对应的“参考皮肤反射率”。“参考配戴者”的皮肤反射率对应于从由NIST进行的“人类皮肤的反射率测量”研究中获得的平均皮肤反射率光谱(50)(即作为波长的函数的皮肤反射率)，其照片说明是可在申请日在https://www.nist.gov/ programs-projects/reflectance-measurements-human-skin处访问并被复制在图2中。

为了使向内外观(T％)与向外外观(R％)之间的差异最大化，染料组合物是专门配置的，考虑了对应于实际配戴者或参考配戴者的至少一个给定皮肤反射率，使得第一色度和第二色度中的至少一个优选地小于10，并且第二色度与第一色度之间的绝对差异大于6。这只能通过将染料组合物配置为根据所考虑的皮肤反射率过滤准确的正确波长来实现。

使第一色度和第二色度中的一个小于10允许向内外观或向外外观中的一个在颜色方面是中性颜色的。

使第一色度和第二色度都大于10、并且第一色相和第二色相大于20允许向内外观和向外外观是有颜色的并且被感知为在颜色上彼此不同。

使第一色度与第二色度之间的绝对差异|Cboost|大于6允许向内外观和向外外观对于人眼而言分别明显是两种不同的颜色，其中之一可能是中性的或淡灰色的。

也使第一色相与第二色相之间的绝对差异|Hboost|大于6、以及第一色度和第二色度中的每一个都高于20允许向内外观和向外外观各自被感知为对于人眼而言具有特定颜色(色相)。

在一些示例性实施例中，染料组合物被配置为使得|Cboost|大于阈值，该阈值大于6，例如是7、8、9、10、11、12、13、14、15、16等。

下文描述了一种用于确定满足上述要求的染料组合物的示例性方法。

获得多种吸收性染料的透射率光谱，例如从染料数据库计算或取得。所述吸收性染料可以包括可市场上获得的现有的真实染料。所述吸收性染料进一步可以包括所谓的“完美”染料，其仅吸收有限波长范围内的光，例如20nm波长范围。例如，“完美染料”在所述有限波长范围内具有均匀的吸光度并且可以由专业公司(Exciton、Epolin..)用特定化学组合物根据针对的有限波长范围而专门创造。所述吸收性染料可以包括可激活的染料，即在激活时改变颜色的染料。示例包括通过温度变化激活的温度敏感染料、在施加电位差时激活的电活性染料、在施加压力时激活的压电染料、在施加光差时激活的光致变色染料等。

通过结合这种吸收性染料的检索透射率光谱，可以确定各种染料组合物的透射率光谱。更具体地，染料组合物被定义为包括多种所述吸收性染料以任何相应比例的任何组合。结果，可以计算透射穿过用给定染料组合物着色的光学元件的光的第一色度C*和第一色相H*。

另外，如图2a或图2b中所描绘的皮肤反射率光谱被考虑用于给定的人或一组人。皮肤反射率光谱对应于例如与特定配戴者或参考配戴者相关的特定肤色。

考虑到给定染料组合物的给定透射率光谱、给定皮肤反射率光谱、以及构成光学元件的不同层(基底基材、硬涂层、抗反射涂层、抗静电涂层……)的给定材料，可以得出透射穿过用给定染料组合物着色的光学元件、然后被具有给定皮肤反射率光谱的皮肤反射、然后再次透射穿过光学元件的光的第二色度C**和第二色相**。

在一个说明性实施例中，向外光束光谱可以通过以下方式建模：

(T％光学元件*R％皮肤*T％光学元件)+R％不同界面处的干涉

各种优化方法允许确定一种染料组合物，该染料组合物满足关于第一色度C*和第二色度C**的特定预定要求。根据以上定义的要求，第一目标色度和第二目标色度被获得或定义为使得优选地第一目标色度和第二目标色度中的至少一个在CIE L*a*b*颜色空间中小于10，并且第二目标色度与第一目标色度之间的绝对差异在CIE L*a*b*颜色空间中大于6。可以进一步定义附加要求和约束。附加要求的示例可以是第一目标色相或第二目标色相的预设值。附加约束的示例可以是染料组合物在给定波长范围内应具有超过给定阈值的透射率。

一般而言，优化方法包括测试各种染料组合物。测试染料组合物包括针对此组合物至少确定第一色度C*和第二色度C**的值、以及关于预定要求或约束的任何附加相关参数的值，比如H*和H**。

这种优化方法的示例可以包括最小二乘法分析或非线性最小二乘法分析。

在本发明的另一个实施例中，可以使用本领域技术人员公知的减法混合方法来计算每种原色剂的浓度。然后可以在从以前述方式建立的颜色范围中选择其颜色之后来制造镜片。

几种测试的染料组合物可能在它们所包括的染料的性质方面彼此不同。在这点上，一个目标可以是选择要结合在染料组合物中的合适的染料。

另外，几种测试的染料组合物可以具有相同的成分，并且仅在它们所包括的染料的相对比例方面彼此不同。例如，多种吸收性染料可以被预选作为要确定的染料组合物的成分，并且优化方法的一个阶段可以是确定预选染料的最适当的相对比例，即允许在计算出的第一色度C*和第一色相H*与相应地第一目标色度和第一目标色相之间最接近匹配、以及在计算出的第二色度C**和第二色相H**与相应地第二目标色度和第二目标色相之间最接近匹配的比例。

例如，优化方法可以是多阶段方法。第一阶段的目的可以是在多种候选染料中确定与约束和要求最匹配的第一吸收性染料。第二阶段的目的可以是在除第一染料之外的候选染料中识别第二吸收性染料，使得特定的相对比例的第一吸收性染料和第二吸收性染料的组合表现出与约束和要求最接近匹配。其他的阶段可以允许通过一次添加一种以上成分来进一步精制染料组合物。

一旦确定了染料组合物，就可以制造包含所述染料组合物的光学元件(10)。例如，染料组合物的染料可以被插入眼科镜片的基材中、例如Trivex基材中，或覆盖基材的附加层中，例如环氧树脂层。

参考图3，对于示例性光学元件(10)，其示出了对应于向内外观(T％)的第一光谱(51)。第一光谱是第一光束(1)在如下情况下的光谱：当所述光学元件被对应于来自场景的标准光源D65的白光源照射时，第一光束(1)被透射穿过所述光学元件(10)朝向配戴者。

图3还示出了对应于向外外观(R％)的第二光谱(52)。在上述情况下，第二光谱是当第一光束(1)根据参考皮肤反射率光谱朝向光学元件(10)漫反射时，透射回场景的第二光束(2)的光谱。

图3还示出了考虑的参考皮肤反射率光谱(50)，以供参考。

下表1指示分别对应于图3中描绘的第一光谱(51)和第二光谱(52)的一系列值，更具体地，CIE L*a*b*颜色空间中的L*、a*、b*、第一色度C*、第二色度C**、第一色相H*和第二色相H**的值与相应的RGB值一起以10°入射角指示。表1还指示了光学元件(10)当被对应于标准光源D65的白光源以2°入射角照射时的光透射率和光反射率，分别记为Tv(％)和Rv(％)，如下表1所示。

从样品中通过使用由Varian销售的Cary50光谱仪，对直径为25mm且厚度为1.5mm的圆盘形式的样品执行了光透射率测量，样品由Trivex基材构成，在其每个第一表面和第二表面上都沉积HMC涂层(凹面和凸面上的Crizal Sun)，其中，将Pantone 2R05SP人造皮肤样品放置抵靠在光学元件的与光源相反的表面(第二表面)上(0mm距离)。

	L	a	b	色度	色相	R	G	B	(％)
										(51)	75	6	-2	6	345	194	181	186	Tv＝47
(52)	39	20	7	21	21	210	135	136	Rv＝11

在本示例中，如图3的光谱所示，染料组合物被优化以强调参考配戴者的皮肤的红色调：

-第二光谱(52)显示淡蓝色波长被光学元件(10)显著吸收：向外外观(R％)是饱和红色，其中高色度值C**超过21

-而第一光谱(51)的淡红色和淡蓝色的波长被透射，并且向内外观(T％)是微弱的并且甚至几乎没有颜色，其中紫色/淡灰色的低色度值C*为6。因此，第一光谱(51)显示淡蓝色和淡红色波长两者的大部分被光学元件(10)透射朝向配戴者：向内外观(T％)是中性灰色，其中低色度值C*不到6。

结果，Cboost超过15。

这只能通过染料组合物来实现，该染料组合物被配置为根据所考虑的肤色过滤精确的正确波长。

更一般地，使用已知染料的组合，可以优化包含在光学元件(10)中的染料组合物，以使光学元件(10)在配戴时看起来对于观察者而不是配戴者而言更显色。更具体地，在这方面，可以优化染料组合物，使得：

-由染料组合物的透射率光谱产生的向内外观(T％)对应于低于10、例如低于6的第一色度C*，而

-由染料组合物的透射率光谱和参考配戴者的皮肤的反射率光谱的组合以及构成光学元件的不同材料层与空气的界面处的任何内部反射产生的向外外观(R％)对应于大于第一色度C*的第二色度C**，其中Cboost＝C**-C*≥6。特别寻求大于15的第二色度C**。

例如，染料组合物可以被优化为使得，具有80％或更高可见光透射率Tv的光学元件(也称为“0类”光学元件)的Cboost优选地大于10。

例如，染料组合物可以被优化为使得，具有46％与79％之间的可见光透射率Tv的光学元件(也称为“1类”光学元件)的Cboost优选地大于15。

例如，染料组合物可以被优化为使得，具有18％与45％之间的可见光透射率Tv的光学元件(也称为“2类”光学元件)的Cboost优选地大于16。

向外外观(R*)的可能颜色很大程度上与配戴者的肤色有关。参考皮肤反射率光谱(50)对应于具有橙红色相的白种人皮肤。

结果，通过计算允许参考配戴者的Cboost最大值的理想-理论-透射率曲线，用具有这种透射率曲线的染料组合物获得的第二光谱(52)对应于橙红色相。

通过计算允许参考配戴者的Cboost正值的其他可能的理论透射率曲线，用具有这些其他可能的透射率曲线的染料组合物获得的第二光谱(52)对应于至少一个红色波长和至少一个其他(非红色)波长的混合。因此，所产生的针对参考配戴者的向外外观(R*)的可能颜色以CIE L*a*b色轮上的红色(H**＝30°)为中心，并且可能从黄色(H**＝90°)到紫色(H**＝340°)延伸。

在理论染料组合的情况下，对于上述HMC镜片，第二色相H**的不同给定值的Cboost的最高计算值(考虑到参考皮肤反射率光谱)被显示在下表2中。

H**	2类，Tv＝40％	1类，Tv＝60％	0类，Tv＝90％
				黄色(90°)	12	16	12
橙色(50°)	24	21	19
				红色(30°)	24	21	15
紫色(340°)	7	5	0

表2

其他计算已在如下附加约束下进行：仅允许商业化染料的组合，而不是上述完美染料，并符合眼科镜片的道路使用要求。例如，根据申请日的最新版本ISO12312，这些要求规定，在475nm到650nm范围内，当暴露于对应于标准光源D65的光条件时，眼科镜片的吸光度应小于0.2*TvD65(或反之，光透射率大于0.8*TvD65)，并且用于识别/检测白炽信号灯的相对视觉衰减系数，对于Qred不小于0.8，对于Qyellow不小于0.6，对于Qgreen不小于0.6，以及对于Qblue不小于0.6。

作为这些计算的结果，下表3示出了不同给定色相的Cboost最高计算值，考虑了参考皮肤反射率光谱，同时还允许符合道路使用要求。

色相h*	2类，Tv＝40％	1类，Tv＝60％	0类，Tv＝90％
				黄色(90°)	10	10	12
橙色(50°)	13	18	17
				红色(30°)	18	18	16
紫色(340°)	7	5	-

表3

下表4指示了与十二个示例性光学元件(10)相关联的一系列值，当参考配戴者配戴这些示例性光学元件时，对于观察者而不是配戴者而言看起来更显色。

	C*<sub>10°</sub>	h*<sub>10°</sub>	R	G	B	Tv<sub>D65</sub>％	C**<sub>10°</sub>	h**<sub>10°</sub>	Cboost
										#1	1	59	172	170	167	39	26	38	24
#2	8	335	192	176	186	45	23	24	14
										#3	6	345	194	181	186	47	24	20	18
#4	5	51	181	171	166	41	23	37	18
										#5	4	341	207	200	202	59	21	30	18
#6	2	91	169	167	161	39	16	58	13
										#7	4	102	205	204	195	60	22	52	18
#8	4	54	178	170	165	40	27	52	24
										#9	9	132	164	173	157	40	19	93	10
#10	10	110	202	202	181	60	20	92	10
										#11	5	287	163	164	171	36	12	353	7

表4

更具体地，每个示例性光学元件(10)使用对应的标识符ID来指代。标识符的范围是#1到#12。

对于如此识别的每个光学元件：

-关于向内外观(T％)，指示CIE L*a*b*颜色空间中的第一色度(C*)和第一色相(H*)的值以及RGB值，

-关于向外外观(R％)，指示CIE L*a*b*颜色空间中的第二色度(C**)和第二色相(H**)，考虑了对应于参考皮肤反射率光谱的皮肤反射率，以及

-也指示当被对应于标准光源D65的白光源照射时所述光学元件(10)的光透射率，记为Tv(％)。

所有示例性光学元件(10)的向内外观(T％)对应于低于或等于10的第一色度C*，因此对于配戴者而言看上去是中性且灰色的。

另外，所有示例性光学元件(10)的向外外观(R％)对应于第二色度C**，使得Cboost＝C**-C*大于6。第二色相H**在示例性光学元件(10)中明显不同。实际上，考虑到参考皮肤反射率光谱，#1到#5对观察者而言看上去是红色的，而#6到#8看上去是橙色的，#9和10看上去是黄色的，以及#11和#12看上去是紫色的。

在又一个实施例中，可以使用已知染料的组合来优化将包含在光学元件(10)中的染料组合物，以使光学元件(10)在配戴时对于配戴者而不是观察者而言看起来感觉更显色。例如，当配戴时，光学元件(10)对于观察者而言可能看上去是灰色的，但是对于配戴者而言是彩色的，例如蓝色。

为了增加这种效果，可以将光学元件(10)与具有类似光谱管理的特定妆容组合。例如，人们可以配戴具有绿色镜片的眼镜，这会阻止观察者看到略带绿色的妆容，而这种妆容只有在取下眼镜时才会完全显现。

更具体地说，在这方面，可以优化染料组合物，使得：

-由染料组合物的透射率光谱产生的向内外观(T％)对应于第一色度C*，而

-由染料组合物的透射率光谱和参考配戴者的皮肤的反射率光谱的组合产生的向外外观(R％)对应于小于第一色度C*且也小于10的第二色度C**，

Cboost＝C**-C*≤-6。

如已经提到的，第二色度C**和第二色相H**不仅取决于染料组合物的透射率光谱，而且还取决于配戴者的皮肤的反射率光谱。

结果，对于光学元件(10)在配戴时对于观察者而言看起来是淡灰色的，但对于配戴者而言是彩色的，当第一色相(H*)是配戴者肤色的补色时，获得Cboost的最大可能绝对值，记为|Cboost|。

对应于参考皮肤反射率曲线的橙红色相(30°色相)的补色是蓝绿色(210°色相)。因此，在这种情况下，|Cboost|的最高可能值在第一色相H*约为210°(蓝绿色)时获得。允许Cboost＝C**-C*≤-6和C**<10的第一色相H*的可能值范围是150°(绿色)到270°(蓝色)。

Cboost的值已使用理论染料的组合、使用不同给定的第一色相H*值作为约束并考虑参考皮肤反射率光谱进行计算。在下表5中示出了值。

H*	2类，Tv＝40％	1类，Tv＝60％	0类，Tv＝90％
				黄色(90°)	>0	>0	>0
绿色(150°)	-14	-8	>0
				蓝绿色(210°)	-21	-15	-6
蓝色(270°)	-18	-11	>0

表5

Cboost的值已使用从库中获取的现有染料的组合、使用不同给定的第一色相H*值作为约束、符合道路使用要求、并且考虑参考皮肤反射率光谱进一步计算。在下表6中示出了值。

H*	2类，Tv＝40％	1类，Tv＝60％	0类，Tv＝90％
				绿色(150°)	-11	-9	>0
蓝绿色(210°)	-9	-10	-5
				蓝色(270°)	-9	-6	>0

表6

如上所述，可以看出：

-黄色第一色相H*不符合使Cboost低于-6的要求，

-蓝绿色第一色相H*产生最佳结果，即使对于0类光学元件(10)而言，也符合所述要求，以及

-绿色或蓝色第一色相H*也符合所述要求，但前提是染料组合物的吸光度足够高。

下表7指示了与六个示例性光学元件(10)相关联的一系列值，当参考配戴者配戴这些光学元件时，这些光学元件对于配戴者或观察者而言看起来是有色彩的，而对于所考虑的其他受试者而言看起来是中性的。

	C*<sub>10°</sub>	h*<sub>10°</sub>	R	G	B	Tv<sub>D65</sub>％	C**<sub>10°</sub>	h**<sub>10°</sub>	Cboost
										#13	22	270	151	176	212	40	6	285	-16
#14	19	270	186	207	240	59	8	300	-11
										#15	6	41	195	181	176	49	18	61	+12
#16	13	231	197	230	242	74	2	165	-11
										#17	22	210	117	184	191	40	8	169	-14
#18	22	210	147	213	220	58	7	187	-15

表7

更具体地，每个示例性光学元件(10)使用对应的标识符ID来指代。标识符的范围是#13到#18。对于配戴者，标识符#13和#14对应于蓝色外观光学元件，标识符#15对应于橙色外观(图5)，标识符#16(图6)、#17和#18对应于蓝绿色光学元件。对于穿过光学元件观察配戴者的皮肤的观察者而言，它们看上去是中性的(C**在2与<10之间)。它们都具有负的Cboost值(在-16与-7之间)

相反，标识符#15(图5)对于穿过光学元件观察配戴者的皮肤的观察者而言看起来是橙色的(C**为18)，而配戴者感觉是中性的，C*低于10，即6。它定义了正的Cboost值。

代替向内光束或向外光束之一的颜色几乎感觉不到(色度低于10的中性或淡灰色)的上述示例，在表8所示的以下示例中，定义了在向内光束和向外光束中的每一个中的至少可感觉到的颜色，而向内光束或向外光束定义了更饱和的颜色(Cboost的绝对值>6，优选地高于10，更优选地高于20)。

更精确地，在这些示例中，C*和C**中的每一个都高于10，但是在颜色方面，C*和C**被定义为低于预定值以定义所述至少可感觉到的颜色：

-对于黄色，C*或C**之一低于30，优选地低于40(ID17，图7)，

-对于红色，C*和C**均低于45，优选地低于50，(ID19，图9)，

-对于蓝色，C*和C**均低于30，优选地低于35，(ID21，图11)

-对于绿色，C*和C**均低于20，(ID23和ID24未示出)

相反，在同一个表8中在一些其他示例中，向内光束和向外光束都具有明显感觉到的颜色，其色度根据所选的颜色被定义得高于预定值，例如：

-对于黄色，C*和C**均大于30，优选地大于40(ID18，图8)，

-对于红色，C*和C**均大于45，优选地大于50，(ID20，图10)，

-对于蓝色，C*和C**均大于30，优选地大于35，(ID22，图12)。

表8

对于如此识别的每个光学元件：

-关于向内外观(T％)，指示CIE L*a*b*颜色空间中的第一色度(C*)和第一色相(H*)的值以及RGB值，

-关于向外外观(R％)，指示CIE L*a*b*颜色空间中的第二色度(C**)和第二色相(H**)，考虑对应于参考皮肤反射率光谱的皮肤反射率，以及

-也指示当被对应于标准光源D65的白光源照射时所述光学元件(10)的光透射率，记为Tv(％)。

现在参考图4，其描绘了示例性光学设备。

光学设备(60)包括至少一个光学元件(10)和处理电路(70)。例如，光学设备可以是一副眼镜，作为一对光学元件，安装在包围处理电路的眼镜架上。

光学元件(10)包括染料组合物，该染料组合物包括至少一种可激活的吸收性染料。

光学元件(10)进一步包括激活模块(11)，该激活模块被配置为在接收到相应的输出命令时激活或去激活至少一种可激活的吸收性染料。结果，光学元件(10)可以在不同配置之间切换。每种配置都与相应的透射率光谱相关联，因此与向内外观(T％)和向外外观(R％)的特定组合相关联。

在至少一种配置中，染料组合物进一步被配置为使得，当光学元件(10)由具有给定皮肤反射率的配戴者配戴并且被来自场景(30)的光源照射时：

-第一光束(1)由光学元件(10)朝向配戴者透射，第一光束在CIE L*a*b*颜色空间中具有第一色度，

-第二光束(2)在被配戴者的皮肤(40)反射之后由光学元件(10)朝向场景(30)透射，第二光束在CIE L*a*b*颜色空间中具有第二色度，

-第一色度和第二色度中的至少一个小于10，以及

-第二色度与第一色度之间的绝对差异大于6。

处理电路(70)至少包括处理单元(71)、非暂时性存储介质(72)和通信接口(73)。

通信接口(73)可以与人机接口(12)交互以接收输入命令，从而指示将至少一个光学元件(10)从当前配置切换到期望配置的请求。人机接口可以是光学设备(60)的一部分并且可以形成为按钮或滑块。替代地，人机接口可以是远程装置的一部分，比如用户终端，其被配置为通过通信信道将输入命令传输到光学设备(70)的通信接口(73)。

这种输入命令可以由处理电路、基于存储在非暂时性存储介质上的计算机程序的指令来处理，使得生成输出命令。输出命令是施加到至少一个光学元件(10)的激活模块(11)的电信号。结果，激活模块触发至少一种吸收性染料的激活或去激活，并且所述光学元件(10)从当前配置切换到期望配置。

Claims (14)

1.一种旨在配戴在人类配戴者眼睛前方的光学元件，所述光学元件包含染料组合物，所述染料组合物包括至少一种吸收性染料，所述染料组合物被配置为使得，当所述光学元件由具有给定皮肤反射率的配戴者配戴并被来自场景的光源照射时：

-第一光束由所述光学元件朝向所述配戴者透射，所述第一光束在CIE L*a*b*颜色空间中具有第一色度，

-第二光束在被所述配戴者的皮肤反射之后由所述光学元件朝向所述场景透射，所述第二光束在所述CIE L*a*b*颜色空间中具有第二色度，以及

-所述第二色度与所述第一色度之间的绝对差异大于6。

2.如权利要求1所述的光学元件，其中，所述第一色度和所述第二色度中的至少一个在所述CIE L*a*b*颜色空间中小于10。

3.如权利要求1所述的光学元件，其中，所述第一色度在所述CIE L*a*b*颜色空间中小于10，并且所述第二色度在所述CIE L*a*b*颜色空间中大于所述第一色度。

4.如权利要求3所述的光学元件，其中，在475nm到650nm范围内：

-当所述光学元件在暴露于对应于标准光源D65的光条件时具有大于0.8*TvD65的光透射率时，在所述CIE L*a*b*颜色空间中，所述第二色度与所述第一色度之间的绝对差异大于16，

-当所述光学元件在暴露于对应于标准光源D65的光条件时具有0.43与0.8*TvD65之间的光透射率时，在所述CIE L*a*b*颜色空间中，所述第二色度与所述第一色度之间的绝对差异大于15，并且

-当所述光学元件在暴露于对应于标准光源D65的光条件时具有0.18与0.43*TvD65之间的光透射率时，在所述CIE L*a*b*颜色空间中，所述第二色度与所述第一色度之间的绝对差异大于10。

5.如权利要求1所述的光学元件，其中，所述第二色度在所述CIE L*a*b*颜色空间中小于10，并且所述第一色度大于所述第二色度。

6.如权利要求5所述的光学元件，其中，在475nm到650nm范围内：

-当所述光学元件在暴露于对应于标准光源D65的光条件时具有大于0.43*TvD65的光透射率时，在所述CIE L*a*b*颜色空间中，所述第二色度与所述第一色度之间的绝对差异大于7，

-当所述光学元件在暴露于对应于标准光源D65的光条件时具有0.18与0.43*TvD65之间的光透射率时，在所述CIE L*a*b*颜色空间中，所述第二色度与所述第一色度之间的绝对差异大于6。

7.如权利要求1所述的光学元件，其中，所述第一光束在所述CIE L*a*b*颜色空间中具有第一色相，并且所述第二光束在所述CIE L*a*b*颜色空间中具有第二色相，在所述CIEL*a*b*颜色空间中，所述第二色相与所述第一色相之间的绝对差异小于67。

8.如权利要求1所述的光学元件，其中，所述第一光束在所述CIE L*a*b*颜色空间中具有第一色相，并且所述第二光束在所述CIE L*a*b*颜色空间中具有第二色相，在所述CIEL*a*b*颜色空间中，所述第二色相与所述第一色相之间的绝对差异小于20，并且所述第一色度和所述第二色度均大于10。

9.如权利要求1所述的光学元件，其中，在475nm到650nm范围内，当暴露于对应于标准光源D65的光条件时，所述光学元件的吸光度小于0.2*TvD65，并且其中，用于识别或检测白炽信号灯的相对视觉衰减系数，对于Qred不小于0.8，对于Qyellow不小于0.6，对于Qgreen不小于0.6，以及对于Qblue不小于0.6。

10.如权利要求1所述的光学元件，其中，至少一种吸收性染料能在比如外部光源的外部源下在活性状态与非活性状态之间切换。

11.一种用于确定染料组合物的方法，所述方法包括：

-获得皮肤反射率、第一目标色度和第二目标色度，

ο所述第二目标色度与所述第一目标色度之间的绝对差异在CIE L*a*b*颜色空间中大于6；以及

-对染料数据库的多种吸收性染料应用非线性最小二乘法分析以确定染料组合物，所述染料组合物包括来自所述染料数据库的至少一种吸收性染料，使得当所述染料组合物被结合在由具有所述皮肤反射率的配戴者配戴的光学元件中并且所述光学元件被来自场景的光源照射时，

ο第一光束由所述光学元件朝向所述配戴者透射，所述第一光束在所述CIE L*a*b*颜色空间中具有等于所述第一目标色度的第一色度，以及

ο第二光束在被所述配戴者的皮肤反射之后由所述光学元件朝向所述场景透射，所述第二光束在所述CIE L*a*b*颜色空间中具有等于所述第二目标色度的第二色度。

12.一种用于制造染色光学元件的方法，所述方法包括用根据权利要求11确定的染料组合物对光学元件进行染色。

13.一种光学元件的用途，所述光学元件用于衰减朝向具有给定皮肤反射率的人类配戴者的眼睛入射的光，而不改变所述配戴者的颜色感觉，其中，所述光学元件包含至少一种吸收性染料，所述吸收性染料被配置为使得，当所述光学元件由所述配戴者配戴并且被来自场景的光源照射时：

-第一光束由所述光学元件朝向所述配戴者透射，所述第一光束在CIE L*a*b*颜色空间中具有第一色度，

-第二光束在被所述配戴者的皮肤反射之后由所述光学元件朝向所述场景透射，所述第二光束在所述CIE L*a*b*颜色空间中具有第二色度，以及

-所述第二色度与所述第一色度之间的绝对差异大于6。

14.一种光学元件的用途，所述光学元件用于增强具有给定皮肤反射率的人类配戴者的颜色视觉，其中，所述光学元件包含至少一种吸收性染料，所述吸收性染料被配置为使得，当所述光学元件由所述配戴者配戴并且被来自场景的光源照射时：

-第一光束由所述光学元件朝向所述配戴者透射，所述第一光束在CIE L*a*b*颜色空间中具有第一色度，以及

-第二光束由所述光学元件朝向所述场景透射，所述第二光束在所述CIE L*a*b*颜色空间中具有第二色度，以及

-所述第二色度与所述第一色度之间的绝对差异大于6。

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