JP2019528484A - 人の色覚を改善する光学素子 - Google Patents

Abstract

人間の色覚を改善する、システム、光学素子の製作方法、および素子が開示される。このシステム、光学素子の製作方法、および素子は、基板と、基板上に設けられた複数の薄膜層と、複数の薄膜層に塗布された複数の着色剤と、を備えて、複数の薄膜層は、各々がそれぞれ固有の屈折率を有する複数の選択した材料に基づいて薄膜固有反射スペクトルを形生する材料を含み、複数の着色剤層は少なくとも一つの着色剤を含んで、着色剤は選択した濃度によって定義される着色剤固有の吸収スペクトルに基づいて作成される。【選択図】図１

Description

本出願は、各々が発明者としてキーナン・ヴァレンタインを挙げている、２０１６年８月３０日に発明の名称「人の色覚を改善する光学素子、その設計方法、透過スペクトルおよび明度評価の方法」として提出された中国特許出願第２０１６１０７５８１９９.３号、２０１６年８月３０日に発明の名称「人の色覚を最適化する光学素子の透過スペクトルのモデル」として提出された中国特許出願第２０１６２０９７８７６９.５号、２０１６年８月３０日に発明の名称「着色剤をベースとする光学素子のモデルと、人工知能を用いたその設計方法」として提出された中国特許出願第２０１６１０７５６９７９.４号、２０１６年８月３０日に発明の名称「着色剤をベースとする光学素子のモデルと、人工知能を用いたその設計方法」として提出された中国特許出願第２０１６１０７５６９７９.４号、２０１６年８月３０日に発明の名称「着色剤を活性成分として用いる光学素子のモデル」として提出された中国特許出願第２０１６２０９８０３３５.９号、２０１６年８月３０日に発明の名称「色覚を高めて色覚異常を矯正する人工知能光学素子およびその設計方法」として提出された中国特許出願第２０１６１０７６１６８７.Ｘ号、および２０１６年８月３０日に発明の名称「青・黄の色覚異常を矯正する光学素子のモデルおよびその設計方法」として提出された中国特許出願第２０１６１０７６１６８６.５号からの優先権の利益を主張するものであって、各々の内容は参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、人の色覚を改善するための光学素子に関し、より具体的には、人の色覚を改善する、システム、光学素子の製作方法、および素子を提供する。

遺伝性および後天性の色覚異常（ＣＶＤ）は、現在は眼科業界が一般的にうまく解決できていない人の色覚の欠陥である。単純な赤みを帯びた、または同様に色付けされたレンズが製造され販売されてきた。そのような解決策は、色相を歪ませることによって、知覚される色のコントラストを作り出すが、それらの色相はＣＶＤの個々人が区別することのできる色相と混同するので、その人を混乱させる可能性がある。この種の製品は、ＣＶＤの人が元の色を知覚する助けにならないので、一般的に満足のいくものではない。

他の種類のレンズは、ＣＶＤの人がこれらの色をよりよく区別できるようにしようとして、混同しやすい色の彩色度を上げることによって効果を発揮する。これらのレンズの有効性は上記の解決策ほど高くはない。

レンズによるこの種の解決策に使用されてきた伝統的な設計方法および製造方法の故に、性能特性は制限されたものである。さらに、レンズによるこれらの解決策は、異なる種類の照明および色覚条件下でも実質的に不変のまたは抑制可能に変化する性能特性を有するようには設計されていない。

また、黄色に着色された人の天然水晶体または黄色の眼内レンズ（ＩＯＬ）による黄色色覚（ＹＣＶ）は、色知覚の歪みを引き起こす。しかし、現在の眼の解決策は、ＹＣＶ用の色補正レンズの使用に対処していない。

したがって、これらの、および他の視覚問題に対するより質の高い解決策が必要とされている。

人の色覚を改善する、システム、光学素子の製作方法、および素子が開示される。このシステム、光学素子の製作方法、および素子は、基板と、前記基板上に設けられた複数の薄膜層と、前記複数の薄膜層に塗布された複数の着色剤層と、を備えて、前記複数の薄膜層は、各々がそれぞれ固有の屈折率を有する複数の選択した材料に基づいて薄膜固有反射スペクトルを生成する材料を含み、前記複数の着色剤層は少なくとも一つの着色剤を含んで、前記着色剤は選択した濃度によって決まる着色剤固有の吸収スペクトルに基づいて作成される。

前記光学素子の製作方法は、複数の着色剤を選択することによって着色剤固有の吸収スペクトルを作製することと、選択した前記複数の着色剤の濃度を作って前記着色剤を含む一つ以上の層を作成することと、各々がそれぞれ固有の屈折率を有する複数の材料を選択することによって薄膜固有反射スペクトルを生成することと、前記薄膜中の層の数を選択することと、各薄膜層を形成することと、前記着色剤および形成された前記薄膜層を含む一つ以上の形成された層を備える光学素子を構成することと、を含む。

添付の図面を使用し例として述べる以下の説明から、より詳細な理解が得られよう。図面の内容を次に示す。
人の視覚を改善するための光学素子の断面図である。 着色剤および／または薄膜を使用することによって所望の透過スペクトルを達成するように図１の光学素子を製作する方法を示す図である。 最小透過制約を満たしＣＰＩ目標を達成する、図１の光学素子の透過スペクトルの設計方法を示す図である。 正午の昼光照明条件でＣＩＥ Ｄ６５光源を用いた三つの色域をプロットした図である。 図４で使用した光学素子についてＣＩＥ Ｆ２光源を用いた三つの色域をプロットした図である。 赤緑ＣＶＤ矯正用の追加の透過スペクトル例を示す図である。 図１の素子の構成について透過スペクトル対波長をプロットした図である。 図７の透過率プロットによって示される素子の製造工程を示す図である。 図１の素子の構成について透過スペクトル対波長をプロットした図である。 図９の透過率プロットによって示される素子の製造工程を示す図である。 本発明の構成について透過スペクトル対波長をプロットした図である。 図１１の透過率プロットによって示される素子の製造工程を示す図である。 図１の素子の構成について透過スペクトル対波長をプロットした図である。 図１３の透過率プロットによって示された素子の製造工程を示す図である。 図１の素子の構成について透過スペクトル対波長をプロットした図である。 図１５の透過率プロットによって示される素子の製造工程を示す図である。 図１の素子の構成について透過スペクトル対波長をプロットした図である。 図１７の透過率プロットによって示された素子の製造工程を示す図である。 図１の素子の構成について透過スペクトル対波長をプロットした図である。 図１の素子の構成について透過スペクトル対波長をプロットした図である。 図１の素子の構成について透過スペクトル対波長をプロットした図である。 図２１の透過率プロットによって示された素子の製造工程を示す図である。 最小透過制約を満たすと同時に、黄色色覚（ＹＣＶ）の矯正を適用するために割り当てられた検索繰り返し回数または所定の時間内にＣＰＩ目標を達成するかまたは最良のＣＰＩを達成する光学素子の透過スペクトルを見つける方法を示す図である。 天然の黄変水晶体レンズまたは同様に黄変した眼内レンズ（ＩＯＬ）の透過スペクトルを、ＹＣＶを矯正するために使用される光学素子の透過スペクトルと共に示した図である。 存在する色覚域を示す図である。 本発明の構成について透過率対波長をプロットした図である。 眼に対する眼鏡レンズの幾何学的形状を示す図である。 ＲＶＦの断面図を示す図である。 ＲＶＦの層ｉの光学的または物理的な厚さｙを、視中心からの径方向距離ｘの関数として、公式化するための断面図を示す図であって、ｙｏは光学素子の視中心におけるＲＶＦの層ｉの光学的または物理的な厚さである。 本明細書で説明される光学素子について、ＲＶＦの一つ以上の層の光学的または物理的な厚さ形状の複数の例を視中心からの径方向距離の関数として示す図である。 Ｅ＝１.２（光学素子から眼までの距離）、およびｄｓ１＝ｄｓ２＝０の構成について、光学素子上の視中心からの径方向距離ｘとＡＯＩとの間の直接関係が厳密に相関して増加するものであることを示す図である。 ＲＶＦとしての７層構造の透過スペクトルを様々なＡＯＩで示す図である。 ＲＶＦの構成について達成された色域を示す図である。

以下の説明では、本実施形態を完全に理解できるように、特定の構造、構成要素、材料、寸法、処理工程、および技法など、多数の具体的な項目を詳細に説明する。しかし、当業者であれば、各実施形態はこれらの具体的な詳細がなくても実施できる場合があることが理解できるであろう。他の例では、各実施形態が不明瞭になることを避けるために、周知の構造または処理工程については詳細に説明していない。層、領域、または基板などの要素が別の要素の「上」または「上方」にあると言うとき、当該要素は他の要素の真上に存在するか、または介在する要素も同様に存在してもよいことが理解できるであろう。対照的に、ある要素が別の要素の「直上に」または「直接上方に」あると言うとき、介在する要素は存在しない。また、ある要素が別の要素の「真下に」、「下方に」、または「下に」あると言うとき、当該要素は他の要素の真下または下に存在するか、または介在する要素が存在してもよいことが理解できるであろう。対照的に、ある要素が別の要素の「すぐ下に」または「真下に」にあると言うとき、介在する要素は存在しない。

以下の詳細な説明において実施形態が提示する内容を曖昧にしないために、当技術分野で知られるいくつかの構造、構成要素、材料、寸法、処理工程、および技法を提示したり例示したりする目的で組み合わせる場合があるし、場合によっては詳細に説明しないかもしれない。他の例では、当技術分野で知られるいくつかの構造、構成要素、材料、寸法、処理工程、および技法は、まったく説明しない場合がある。以下の説明は、むしろ、本明細書で説明する様々な実施形態の独特の特徴または要素に焦点を当てていることを理解されたい。

本明細書に説明されているのは、人の色覚を高め、色覚異常（ＣＶＤ）および黄色色覚（ＹＣＶ）を矯正する吸収性着色剤および／または反射性薄膜を使用した光学素子の様々な設計および構成である。これらの光学素子によって、メタメリズム、すなわち色ずれを抑制しながら上記の効果を達成する透過スペクトルが提供される。メタメリズムは、素子の性能と、朝、昼、および午後の昼光、蛍光灯、および発光ダイオード（ＬＥＤ）照明のような様々な照明による外観的善し悪しと、に影響を与える。また、各光学素子によって、黄変天然水晶体レンズまたは黄色眼内レンズ（ＩＯＬ）などに起因するＹＣＶを矯正および／または低減する適切な透過スペクトルが提供される。さらに、上記の影響を結び付けて、光源の可変入射角（ＡＯＩ）による素子性能の変動を低減する径方向可変フィルタ（ＲＶＦ）も説明する。光学素子の設計および構成の提供方法も説明する。

本発明は、正常な人の色覚を高め、赤・緑および青・黄の色覚異常（ＣＶＤ）を矯正し、黄色色覚（ＹＣＶ）を矯正する所望の透過スペクトルを有する光学素子および光学素子の構成方法を提供するものである。このような光学素子の目標透過スペクトルは、赤・緑の色覚分離と、青・黄の色覚分離と、メタメリズム抑制と、を含む一組の比色性能指標（ＣＰＩ）を繰り返して作製することによって完成する。メタメリズム抑制には、各光学素子の外観的要素である白色点（ＷＰ）の色相と、光学素子の中性点からのＷＰシフト（ＷＰＳ）と、異なる照明条件下で異なる視覚を有する観察者によって評価された各素子の明度変化と、を制限することが含まれる。

本発明は、（１）赤・緑の色覚障害（ＣＶＤ）を矯正するために赤・緑の色分離を増大させるのに適するように作製された透過スペクトルを有する光学素子、（２）青・黄ＣＶＤを矯正するために青・黄の色分離を増大させるのに適するように作製された透過スペクトルを有する別の光学素子、（３）人の黄変した色覚を中間色またはほぼ中間色の白色点（ＷＰ）に矯正するのに適するように作製された透過スペクトルを有する別の光学素子、の設計および製造について説明するものである。中間色とは、白とモノクロ階調を体現している。本明細書で説明する光学素子はまた、所望の明度レベル、無着色を含む外観上の着色、を有し、他のスペクトル・比色性能特性の間のメタメリズムを抑制できるように設計および製作されてもよい。光学素子は、レンズ、眼鏡（ｇｌａｓｓｅｓ）、サングラス、眼鏡（ｓｐｅｃｔａｃｌｅｓ）、コンタクトレンズ、光学フィルタ、ディスプレイ、フロントガラス、眼内レンズ、窓および透過に適した他の任意の光学または眼科材料、および／または光を変える他の形態であってもよい。光学素子は、任意の光学倍率、曲率または光学素子用に設計された他の特性を有してもよい。

透過スペクトルが目標の透過スペクトルに最も近く一致するように光学素子を製作することには、（１）対応するモル吸光スペクトルを有する着色剤を選択することによって着色剤固有の吸収スペクトルを作製し、選択した着色剤の各々ごとに濃度を作り、色素の各濃度を含む厚さを有する一つ以上の層または基板全体を作成すること、および／または、（２）材料およびそれらの屈折率を選択することによって薄膜固有の反射率スペクトルを作製し、薄膜の層数を選択し、交互積層順序などの材料積層順序を選択し 、各薄膜層の光学的または物理的厚さを開発することと、（３）吸収性着色剤および反射性薄膜層からの透過スペクトルを組み合わせることによって光学素子の全体透過スペクトルを作製することと、（４）作製透過スペクトルが目標透過スペクトルに到達した場合、または最大許容繰り返し回数に達するか事前定義されたある繰り返し回数後に（作製透過スペクトルと目標透過スペクトルとの間で）スペクトルの不一致に変化がない場合、または一つ以上の他の停止基準に達した場合に繰り返しを終了して結果を格納することと、が含まれる。結果として得られる光学素子の製作内容は、目標透過スペクトルに最も近く一致する、光学素子の作製透過スペクトルと、着色剤の選択と、着色剤層または基板全体の厚さと、着色剤濃度と、それらの屈折率を有する薄膜材料と、薄膜層の光学的または物理的な厚さと、薄膜層の総数と、層の積層順序と、によって構成され、（４）の停止基準に達していない場合は、光学素子の目標透過スペクトルを達成するために着色剤および／または薄膜作成を繰り返し続ける。

光学素子の目標透過スペクトルを作製するための具体的な処理は、一つ以上の光源を作成することと、カラーマッチング関数を作成することと、色強調のためのカラースペクトルを作製することと、ＣＶＤ矯正および／または黄変色覚矯正を評価することと、色空間を作成することと、最小透過要件を満たす光学素子のための透過スペクトルを作製することと、赤・緑の色分離および/または青・黄の色分離のＣＰＩと、光学素子の明度と、光源の白色点シフトと、メタメリズム量と、色のスペクトルの彩度値と、を評価することと、ＣＰＩ目標が達成されるか、新しい透過スペクトルの最大繰り返し回数に達するか、何回か繰り返してもＣＰＩに変化がないか、他の停止基準に達するか、した場合、繰り返しを終了し、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの光学素子の最良出力透過スペクトルを保存することと、から構成される。しかし、停止基準のいずれにも達していない場合には、光学素子の別の透過スペクトルについて繰り返し処理を続ける。一連の人工知能による方法を用いて、３８０ｎｍから７８０ｎｍの間の波長におけるナノメートルごとに、色強調、ＣＶＤ矯正、および／または黄変色覚矯正用途のための光学素子の透過スペクトルを見つける繰り返し処理を行う。

最後に、特定の種類の薄膜層作成物としての径方向可変フィルタ（ＲＶＦ）の設計と作成について開示する。本発明の用途では光学素子の透過スペクトルは異なる入射角（ＡＯＩ）の下でできるだけ不変であるべきなので、ＲＶＦは、可変ＡＯＬから生じる波長シフトを含む、薄膜層（ＦＣ）の透過スペクトルの変化を減少または排除する解決策である。

光源は、光の透過を可能にするために主に使用される透明または半透明の光学体とは見なされない任意の発光源または発光媒体である。光源には、太陽または人工照明などの一次光源、および／または反射面などの二次光源、および／または蛍光着色剤などのさらに別の光源が含まれる。本明細書で説明する光学素子は、そのような媒体そのものの、人工的な、合成した、シミュレートした、混合した組合わせを含む表面や本体などの、反射媒体からの反射スペクトルを使用してもよい。また、この光学素子は、そのような媒体そのものの、人工的な、合成した、シミュレートした、混合した組合せを含む表面や本体などの、蛍光媒体、例えば、蛍光染料でコーティングされた服からの蛍光スペクトルを使用してもよい。この光学素子は、様々な光源のスペクトルパワー分布（ＳＰＤ）、例えば、ＣＩＥ（国際照明委員会）標準光源Ｄ５５, Ｄ６５, Ｄ７５，Ｆ２，Ｆ７，Ｆ１１および発光ダイオード（ＬＥＤ）用のＬシリーズを利用してもよい。混合光源は、複数の光源を用いる環境に適している場合がある。本発明は、複数の光源を混合光源（ＢＩ）に組み合わせる複数の手法について説明する。一例を式１に示す。
［数式１］

ＢＩを形成する別の例を式２に提供する。
［数式２］

光学素子は、ＣＩＥ１９３１色空間、ＣＩＥ１９６４色空間、およびＣＩＥ１９７６色空間のような色空間を、色覚を定量化する基礎として使用してもよい。色知覚は、人の色知覚錐体視細胞上への透過光の異なる波長に対する対象観察者の色応答によって測定される。人の三色色覚の反応は、カラーマッチング関数（ＣＭＦ）を用いて定量化され、ＣＩＥ１９３１ ２°の光で標準観察者（通常の色覚を有する）の場合、Ｌ−錐体でのＣＭＦのピーク感度は５９９ｎｍで発生し、 Ｍ−錐体では５５５ｎｍで発生し、Ｓ−錐体では４４６ｎｍで発生する。1型色覚の観察者の場合は、Ｍ−錐体でのＣＭＦのピーク感度が標準観測者の場合よりも長い波長で、例えば、５５６ｎｍで発生する。また、1型色覚の観察者の場合のＭ−錐体のピーク感度の値は、標準観察者の場合の１００％以下である。２型色覚の観測者の場合、Ｌ−錐体でのＣＭＦのピーク感度は、標準観測者の場合よりも短い波長、例えば５９８ｎｍで発生する。また、２型色覚の観測者の場合のＬ−錐体のピーク感度の値は、標準観察者の場合の１００％以下である。３型色覚の観測者の場合、Ｓ−錐体でのＣＭＦのピーク感度は、標準観測者の場合とは異なる波長、例えば４４７ｎｍまたは４４５ｎｍで発生する。また、３型色覚の観測者の場合のＳ−錐体のピーク感度の値は、標準観測者の場合の１００％以下である。

赤色と緑色、および、青色と黄色の代表的な反射率スペクトルを用いて、赤・緑の色分離と、青・黄の色分離と、（色相、彩度および明度の知覚からなる）通常の色知覚と、を測定してもよい。例えば、石原式の赤色および緑色の反射率スペクトルは、石原式等色プレート検査における反射率スペクトルを走査することによって得られるし、石原式の青色および黄色の反射率スペクトルについても同様である。赤色と緑色、および、青色と黄色の別の代表的な反射率スペクトルは、マンセル表色系から得られる。赤色の代表的な反射スペクトルは、次のマンセル色の一つ以上から得られる：２.５ＹＲ ５／４，７.５Ｒ ５／４、２.５Ｒ ５／４，５ＲＰ ５／４，１０Ｐ ５／４，１０ＹＲ ５／４，１０Ｒ ５／４、１０ＲＰ ５／４。緑色の代表的な反射率スペクトルは、次のマンセル色の一つ以上から得られる：５ＢＧ ５／４、１０Ｇ ５／４，５Ｇ ５／４，１０ＧＹ ５／４，５ＧＹ ５／４，１０ＢＧ ５／４。青色についての代表的な反射スペクトルは、次のマンセル色の一つ以上から得られる：５Ｂ ５／４、１０ＢＧ ５／４，５ＢＧ ５／４，５Ｐ ５／４，１０Ｂ ５／４，１０Ｐ ５／４，１０ＰＢ ５／４。黄色の代表的な反射率スペクトルは、次のマンセル色の一つ以上から得られる：１０ＧＹ ５／４，５ＧＹ ５／４，５Ｙ ５／４，１０ＹＲ ５／４，２.５ＹＲ ５／４，１０Ｙ ５／４，１０ＹＲ ５／４。赤色，緑色，青色，および黄色の別の反射率スペクトルは、葉、花、および木などの自然色の反射率走査から得られる。

選択した色および白色点（ＷＰ）の色空間座標を評価目的で決定する処理においては、三刺激値を使用してもよい。色空間座標を用いて、色分離などの比色性能指標（ＣＰＩ）を評価してもよい。三刺激値は、式３〜式６を使用して決定してもよい。
［数式３］

［数式４］

［数式５］

［数式６］

光源は、ＣＩＥ Ｄ６５標準光源、ＣＩＥ Ｄ５５標準光源、ＣＩＥ Ｄ７５標準光源、ＣＩＥ Ｆ２標準光源、ＣＩＥ Ｆ７標準光源、ＣＩＥ Ｆ１１標準光源、ＣＩＥ ＬシリーズＬＥＤ標準光源、ＣＩＥ Ｄ６５標準光源のＳＰＤの２０％をＣＩＥ Ｆ７のＳＰＤの８０％に加えることによって得られる混合光源であって昼光と蛍光灯で照らされた室内空間の代用光源、ＣＩＥ Ｆ１１のＳＰＤの２０％をＣＩＥ Ｄ５５標準光源のＳＰＤの８０％に加えることによって得られる混合光源であって昼光と蛍光灯で照らされた室内空間の二番目の代用光源、ＣＩＥ Ｄ７５標準光源のＳＰＤの５０％をＣＩＥ Ｆ１１標準光源のＳＰＤの５０％に加えることによって得られる混合光源であって昼光と蛍光灯で照らされた室内空間の代用光源、ＣＩＥ Ｄ７５標準光源のＳＰＤの５０％をＣＩＥ ＬシリーズＬＥＤのＳＰＤの５０％に加えることによって得られる混合光源であって昼光とＬＥＤで照らされた室内空間の代用光源、ＣＩＥ Ｄ６５標準光源のＳＰＤの５０％をＣＩＥ Ｄ５５標準光源のＳＰＤの５０％に加えることによって得られる混合光源であって標準昼光源の代用光源、であってもよい。

色空間は、色を配置し、色分離、白色点（ＷＰ）、明度、および様々な実用的なケースでのメタメリズムなどの重要な比色性能指標（ＣＰＩ）を評価するために作成された有名なツールである。色配置に影響を与えるパラメータには、光源、評価色の反射スペクトル、ＣＭＦ、光学素子の透過スペクトル、および特定の種類の色空間自体が含まれる。サンプル光源、ＣＭＦ、評価色の反射率スペクトルは、上記の通りである。ＣＩＥの典型的な色空間は、ｘｙＹ、ＸＹＺ、ＬＵＶ、ＬＡＢ、Ｈｕｎｔｅｒなどで他にも多くある。しかし、最も有用な色空間は知覚的均等性を有する。

［数式７］

［数式８］

赤緑の色分離は、本明細書で説明する光学素子が達成するための目標比色性能指標（ＣＰＩ）である。実際、赤・緑の色分離が大きいほど、赤と緑の間の彩度、色相、および／または明度の差が大きくなるため、赤・緑ＣＶＤの人は、赤色、緑色、およびそれらの派生色をより正確に区別することができる。赤色ｉと緑色ｊとの間の色分離は、式９のように定式化できる。
［数式９］

赤色と緑色は、マンセルの赤色と緑色でもよい。

Ｍ(λ)は任意の選択した色のスペクトルアドミタンスなので、色<ｕ、ｖ>の色空間座標はスペクトルアドミタンスに依存し、したがって、光源または混合光源、および光学素子の透過スペクトルによって変化する。したがって、赤・緑の色分離は、光学素子の作製透過率によって変化する。透過スペクトルが異なれば、赤緑の色分離が異なって生成されてもよい。

赤色および緑色を評価する場合には常に赤・緑の色分離を評価するので、光学素子の透過スペクトルの設計・作製例と、赤・緑の色分離の達成に対応する作製例と、について説明する。赤・緑の色分離率は式１０で表される。
［数式１０］

ここで、<u*, v*>および<u+, v+>は、それぞれ光学素子の使用有無の場合の色空間座標を表す。

色分離率は重要なＣＰＩであり、少なくても１０％としてもよい。ＣＩＥ ＬＡＢ色空間を用い、「ｕ」を置換する「ａ」と、「ｖ」を置換する「ｂ」と、を使用する公式で、赤・緑の色分離率を決定してもよい。また、ＣＩＥ ｘｙＹ色空間を用い、「ｕ」を置換する「ｘ」と、「ｖ」を置換する「ｙ」を使用する公式で、赤・緑の色分離率を決定してもよい。

青・黄の色分離は、本明細書で説明する光学素子にとって別の目標ＣＰＩである。青・黄の色分離が大きいほど、青と黄の間の彩度、色相、および／または明度の差が大きくなるため、青・黄ＣＶＤの人は、青色と黄色をより正確に区別することができる。青色ｉと黄色ｊの間の色分離は式１１のように定式化される。
［数式１１］

青色と黄色は、マンセルの青色と黄色でもよい。

赤・緑の色分離の場合のように、青・黄色の色分離は、光学素子の設計された透過率によって変わる。光学素子を利用する際に、透過スペクトルが異なれば、異なる青・黄の色分離を生じさせる可能性がある。

青色および黄色を評価する場合には常に青・黄の色分離を評価するので、光学素子の透過スペクトルの設計・作製例と、青・黄の色分離の達成に対応する作製例と、について説明する。

青・黄の色分離率は、式１２のように定式化される。
［数式１２］

ここで、<u*, v*>および<u+, v+>は、それぞれ光学素子の使用有無の場合の色空間座標を表す。

色分離％は重要なＣＰＩであり、少なくても１％であってもよい。ＣＩＥ ＬＡＢ色空間を用い、「ｕ」を置換する「ａ」と、「ｖ」を置換する「ｂ」と、を使用する公式で、青・黄の色分離％を決定してもよい。また、ＣＩＥ ｘｙＹ色空間を用い、「ｕ」を置換する「ｘ」と、「ｖ」を置換する「ｙ」と、を使用する公式で、青・黄の色分離％を決定してもよい。

［数式１３］

光学素子の外観的要素であるＷＰＳは、式１４で評価される。
［数式１４］

ＣＩＥ ＬＡＢ色空間を使用し、「ｕ」を置換する「ａ」と、「ｖ」を置換する「ｂ」と、を使用する公式でＷＰＳを決定してもよい。ＣＩＥ ｘｙＹ色空間を使用し、「ｕ」を置換する「ｘ」と、「ｖ」を置換する「ｙ」と、を使用する公式でＷＰＳを決定してもよい。

メタメリズムは、素子の外観上の要素と、正常な人、２型色覚の人、1型色覚の人、および３型色覚の人を含む観察者の色覚と、の両方を対象とし、様々な照明条件下で観察される、光学素子または光学システムの透過スペクトルに対応する、一組の明度、ＷＰ色相、およびＷＰＳ値である。メタメリズムを抑制するには、明度、ＷＰ色相、および制限すべきＷＰＳ値の設定を行う必要がある。光学素子のメタメリズム（色ずれ）を評価するために、光学素子のＷＰＳは、単一のＣＩＥ標準光源Ｄ５５、Ｄ６５、Ｄ７５、Ｆ２、Ｆ７、Ｆ１１、Ｌシリーズ、および／またはこれらの標準光源の任意の組合せによる混合光源を用いて、個別に評価される。ＷＰの色相と明度を記録してもよい。メタメリズムは、評価済みの単一光源または混合光源の下での光学素子のＷＰＳ集合と、それらに付随するＷＰ色相と、に関する任意の統計値として定義することができる。このような統計値には、平均、中間値、最頻値、最大値、最小値、および範囲を含めることができる。

彩度は特定の色相の彩色度であり、光学素子の有無にかかわらず、ＷＰと対照させた色を評価するために使用される。赤、緑、青、および黄色からなる原色目標と、紫、青緑色、褐色、オレンジおよびピンクを含む派生色目標と、は式１５を用いて評価され、それらの彩度の値が決まる。
［数式１５］

彩度変化率は、式１６を使用して評価される。

［数式１６］

ここで、<u*, v*>および<u+, v+>は、それぞれ光学素子の使用有無の場合の色空間座標を表す。彩度変化率は重要なＣＰＩであり、少なくとも１％である。ＣＩＥ ＬＡＢ色空間を使用し、「ｕ」を置換する「ａ」と、「ｖ」を置換する「ｂ」と、を使用する公式で、光学素子の彩度変化率を決定してもよい。ＣＩＥ ｘｙＹ色空間を使用し、「ｕ」を置き換える「ｘ」と、「ｖ」を置き換えるために「ｙ」と、を使用する公式で、光学素子の彩度変化率を決定してもよい。

光学素子の明るさが重要なＣＰＩであってもよい。明度は、式１７〜１９によって定義してもよい。
［数式１７］

［数式１８］

［数式１９］

図１は、人の視覚を改善するための光学素子１００の断面図を示している。この光学素子は、基板１１０と、基板１１０上に設けられた複数の薄膜層１３０と、複数の薄膜層１３０に塗布された複数の着色剤層１２０と、を含む。複数の薄膜層１３０は、本明細書で説明するように各々が固有の屈折率を有する、選択した複数の材料に基づいて薄膜固有の反射率スペクトルを作製する材料を含む。複数の着色剤層１２０は少なくとも一つの着色剤を含み、着色剤は選択した濃度によって決まる着色剤固有の吸収スペクトルに基づいて作られる。

染料および顔料のような着色剤を使用して所望の波長の入射光を吸収し、それによって光学素子の透過スペクトルに所望の阻止帯域および通過帯域を作製してもよい。着色剤は、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ、ＣＲ ? ３９、Ｔｒｉｖｅｘまたは他の材料などの光学基材と一つの層に混合して注入してもよい。また、着色剤は、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ、ＣＲ ? ３９、Ｔｒｉｖｅｘまたは他の材料などの光学基材と二つ以上の層に混合して注入してもよい。着色剤は、浸漬、噴霧、紡糸、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、任意の他のコーティング方法、またはこれらの組合せによって光学基材上にコーティングしてもよい。このようなコーティング方法を素子に適用する際は、屈折力が発生する用途の場合のように、厚さの変動を伴っても伴わなくてもよい。着色剤の部分集合を様々な層で光学基材と混合して注入してもよく、それらを組み合わせて単一の光学系または単一の光学基材を作れば、当該光学系の有効透過スペクトルで所望の阻止帯域および通過帯域を生じさせることができる。このような構成は、光学系の各層に染料を有してもよいし、いくつかの層には染料を有するが他の層は染料を有さなくてもよい。着色剤を光学素子の中または上に組み込んで、混合、基材への注入、基材へのコーティング、および基材への積層の任意の組合わせによって所望の透過スペクトルを作製してもよい。着色剤は、光学素子の表面、または当該素子内の一つ以上の光学層の表面にコーティングしてもよい。これら着色剤コーティングの各々の物理的厚さは、これらの染料の濃度を変えることによって光学素子の所望の全体透過スペクトルが生じるような任意の距離測定値、例えば２０ｍｍ未満とすることができる。

干渉フィルムのような薄膜を光学基板の表面上にコーティングすることによって、所望の波長の入射光を反射し、それによって光学素子の透過スペクトルに所望の阻止帯域および通過帯域を生じさせてもよい。この薄膜を、光学素子の表面上にコーティングされた高屈折率および低屈折率の交互の層で形成して、所望の波長を反射してもよい。所望の透過スペクトルは、着色剤と薄膜とを組み合わせた、透過スペクトルに対するこれらの効果が望ましくなるように、これらの組合せによって作製してもよい。一つ以上の干渉薄膜を光学素子の表面にコーティングすることによって、所望の可視透過スペクトルを作製してもよい。薄膜の光透過スペクトルは、フィルム材料の屈折率、層の物理的厚さ、層の数、および層の積層順によって決まる。これらのパラメータを変えることによって、所望の入射角（ＡＯＩ）の範囲内で光学素子の所望の全体透過スペクトルを作製してもよい。

着色剤はピーク吸光度および半値全幅（ＦＷＨＭ）によって記述することができる吸収スペクトルを有するので、透過スペクトルに対するそれらの吸収の影響はよく知られており、ランベルト・ベールの法則によって記述される。吸収スペクトルは、波長ごとの着色剤のモル吸光度、光学媒体中の濃度、および着色剤を担持する光学媒体の物理的厚さに依存する。既知のモル吸光度の吸収染料を光学レンズのような０.５ｍｍを超える物理的厚さを有する基材内で使用して、これらの染料の濃度を変えると光学素子の所望の透過スペクトルが生じるようにしてもよい。既知のモル吸光度の吸収染料を、各々が、例えば光学レンズの層における２０ｍｍ未満などの、任意の距離測定値の物理的厚さを有する一つ以上の基材層内で使用して、これらの染料の濃度を変えると光学素子内の一つ以上の光学層の所望の透過スペクトルが生じるようにしてもよい。複数の層を組み合わせて使用すれば、光学素子全体の所望の有効透過スペクトルを生じさせることができる。このように複数の光学層を組み合わせて使用することには、所望の透過スペクトルを生じさせる目的で、例えば積層工程を使い複数の層を物理的に混合して一つの固体光学素子に入れるか、または物理的には分離した状態で複数の光学層を使用することが含まれる。

以下の図３において説明する設計工程から得られる目標透過スペクトルの出力は、一つ以上の着色剤および／または薄膜を使用した光学素子が作製する透過スペクトルと実質的に一致させてもよい。目標透過スペクトルと作製透過スペクトルとの間に不一致があれば、その不一致は繰り返して低減または最小化される。着色剤を予め選択し光学媒体（例えば、基板や被膜層）の厚さを予め決定しておくことによって、３８０ｎｍから７８０ｎｍの間の波長に亘って合計した、光学素子の目標透過スペクトルと作製透過スペクトルとの間の差が最小化されるように、染料の濃度を繰り返し変化させて記録してもよい。光学素子は、予め選択した複数の染料を、それらの最終濃度で、予め決められた物理的厚さを有する光学基材上の一つの層として、または当該光学基材の中に混合した状態で、含んでもよい。

着色剤を（予め決定するのではなく）繰り返し選択し、物理的担体（例えば、基板または被膜層）の厚さを予め決定して、繰り返し選択した染料の濃度もまた繰り返し変化させて記録することによって、３８０ｎｍから７８０ｎｍの間の波長に亘って合計した、光学素子の目標透過スペクトルと発生透過スペクトルとの間の差を最小化するか減少させてもよい。光学素子は、最終選択所定の各染料を、それらの最終濃度で、予め決められた物理的厚さを有する光学基材上の層状に、または当該光学基材の中に混合した状態で、含んでもよい。

光学素子の物理的な厚さは、３８０ｎｍから７８０ｎｍの間の波長に亘って合計した、光学素子の目標透過スペクトルと発生透過スペクトルとの間の差が最小化するか減少するように、繰り返し変えてもよい。

薄膜材料、材料の積層順序および屈折率は予め決定しておいてもよいし、各薄膜層の厚さが１００ｎｍと１２００ｎｍとの間になり層の総数が１２１層未満となるように繰り返し変化させて、３８０ｎｍから７８０ｎｍの間の波長に亘って合計した、光学素子の目標透過スペクトルと発生透過スペクトルとの間の差を、最小化するか減少させてもよい。

各着色剤と各薄膜の組合わせを使用して、３８０ｎｍから７８０ｎｍの間の波長に亘って合計した、光学素子の目標透過スペクトルと発生透過スペクトルとの間の差が最小化するか減少するように、使用染料、それらの濃度、および各薄膜層の物理的厚さを選択的に変えることによって、光学素子の有効透過スペクトルを発生させてもよい。

３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの間の波長ごとに可変重みを適用し、光学素子の目標透過スペクトルと発生透過スペクトルとの間の合計差が、より高い重み付けが適用された波長のほうに重み付けされるようにしてもよい。この重み付けは、最小透過要件を厳守する目的で５００ｎｍから６５０ｎｍの間の波長など、特定の波長に特に注意を払うために適用してもよい。

図２は、図１の光学素子を製作する方法２００であって、着色剤および／または薄膜を使用することによって所望の透過スペクトルを達成する。方法２００は、光学素子の所望の出力透過スペクトルを作製するように設計される。方法２００は、ステップ２１０で着色剤固有の吸収スペクトルを作製すること、および／またはステップ２５０で薄膜固有の反射スペクトルを作製することを含む。色特異的な吸収スペクトルは、ステップ２１５で、各着色剤をそれらのモル吸光スペクトルで選択し、ステップ２２５で、選択した着色剤ごとに複数の濃度を作り、ステップ２３５で、各染料濃度を含む厚さを有する一つ以上の層または基板全体を作ることによって、作製することができる。薄膜固有の反射スペクトルは、ステップ２５５で、材料およびそれらの屈折率を選択し、ステップ２６５で、薄膜の層数を選択し、ステップ２７５で、交互積層順序などの材料積層順序を選択し、ステップ２８５で、各薄膜層の光学的または物理的厚さを作成することによって、作製することができる。

方法２００は、ステップ２９０で、光学素子の全透過スペクトルを作製することを含む。作製された透過スペクトル（ＣＴＳ）は、式２０の全吸収スペクトル（ＴＡＳ）および全反射スペクトル（ＴＲＳ）を用いて定義される。
［数式２０］

方法２００は、作製された透過スペクトルが目標透過スペクトルまたは他の終了条件に到達した状態で完了する。他の終了条件には、最大許容繰り返し回数に達したか、または予め定義された回数だけ繰り返した後でも、作製された透過スペクトルと目標透過スペクトルとの間に、スペクトル不一致の変化がないこと、が含まれる。

方法２００の各結果によって、光学素子の最適に作製された透過スペクトル、着色剤の選択、着色剤層または基板全体の厚さ、着色剤濃度、固有の屈折率を有する薄膜材料、各薄膜の光学的または物理的な厚さ、薄膜層の総数、および積層順序が提供されるが、停止基準に達していない場合は、光学素子の目標透過スペクトルを作製するために、着色剤および薄膜の形成をさらに繰り返してもよい。

データベース内には、図１の光学素子を製作する際に選択する、８２０を超える着色剤（染料、顔料および他の着色剤）がある。着色剤には、シアニン、トリアリールメタン、クマリン、ローダミン、キサンテン、オキサジン、プリレン、フルオレセイン、金属ベースの着色剤およびペリレンなどの多種多様な化学形態および誘導体が包含される。データベース中の追加の着色剤としては、金属酸化物に富む無機顔料、つまり、マンガンバイオレット、コバルトバイオレット、ハンパープル、プルシアンブルー、コバルトアルミニウムブルー、エジプトブルー、ハンブルー、アズライト、インジウムブルー、チタン酸ニッケルアンチモンチタン、クロムアンチモンチタンバフ、クロムイエロー、針鉄鉱、赤鉄鉱、鱗鉄鉱、黄色酸化鉄、オーレオリン・コバルト黄色、ニッケルアンチモンチタン黄色、が含まれる。他の着色剤としては、金属硫化物に富む無機顔料、つまり、オーピメント、カドミウムイエロー、およびモザイクゴールド、が含まれる。さらに他の着色剤としては、合成有機物、つまり、（以下、ＰＹはピグメントイエローの略）モノアリーリドイエローとしてＰＹ１（ハンザＧ）、ＰＹ３（ハンザ１０Ｇ）、ＰＹ６５、ＰＹ７３、ＰＹ７４、ＰＹ７５、ＰＹ９７、ＰＹ９８、ＰＹ１１６、ジアリリドイエローとしてＡＡＡイエロー、ＭＸイエロー、ＯＴイエロー、イエローＮＣＧ、ＯＡイエロー、ＰＴイエロー、イエローＨ１０Ｇ、イエローＨＲ、イエローＧＧＲ、イエローＨ１９ＧＬ、イエローＧ３Ｒ、イエローＤＧＲ、イエローＧＲＬ、イエローＹＲ、ベンズイミダゾロンイエローとしてイエローＨ２Ｇ、イエローＨ４Ｇ、イエローＨ３Ｇ、イエローＨＬＲ、イエローＨ６Ｇ、複素環黄色およびアゾ縮合黄色としてテトラクロロイソインドリノン黄色、テトラクロロイソインドリノン黄色、アゾメチン黄色、キノフタロン黄色、ニッケルダイオキシン黄色、アゾ縮合黄色、イソインドロン黄色、トリアジニル黄色、および銅フタロシアニンブルーとしてフタロシアニンブルーＢＮ、が含まれる。このデータベースには、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでのほぼすべての可視波長にピーク吸収を有し、１０ｎｍ未満から２００ｎｍを超えるまでのＦＷＨＭを有する、広域スペクトルでかつノッチ吸収可能な複数の着色剤が含まれる。

光学素子中の着色剤層の数は１〜６０層まで含まれ、各層の厚さは０．０１ｍｍから４０ｍｍの間であり、各着色剤の濃度は０．００１から１０００マイクロモルの間である。

光学素子の前処理および／または後処理は、スペクトル活性着色剤の最初の層および／または薄膜層が形成される前か、最後の層が形成された後か、または任意の数の層が形成される間に施される。このような処理には、反射防止（ＡＲ）、傷防止（ＡＳ）、疎水性などが含まれる。これらの処理の透過スペクトルは、式２１に従って当該スペクトルをスペクトルアドミタンスに適用することによって光学素子の製作に組み込まれる。
［数式２１］

光学素子の透過スペクトルを異なる複数の波長で変える着色剤および／または薄膜層は、赤・緑の色覚分離および／または青・黄色の色覚分離を増加させるために、連携して機能する。また、これらの着色剤および／または薄膜層は、光学素子の外観的側面および観察者の色覚の両面で、正常者、２型色覚者、1型色覚者、３型色覚者など異なる色覚を有する観察者のために、明度を維持し、白色点を抑制し、異なる照明条件下でメタメリズムを抑制する。緑・黄、黄、および黄 ・赤のスペクトル領域（５５０ｎｍ〜６１０ｎｍ）を吸収する様々な着色剤および薄膜の形成を活用して、人間の赤・緑および／または青・黄の色覚分離を改善することができる。しかし、これらの染料は光学素子のメタメリズム（明度、ＷＰ色相およびＷＰＳ）および観察者の色覚にも大きな影響を与えるので、染料の選択およびそれらの濃度は、ＣＰＩを満たすように慎重に設計および実施される。青、シアン、緑、および赤、すなわち黄色（５７０ｎｍ〜５８５ｎｍ）以外の残りのスペクトル領域を吸収する様々な着色剤および薄膜形成を利用して、様々な照明環境下で素子の外観的側面および異なる観察者の色覚のメタメリズムを抑制することができる。

図３は、最小透過制約を満たしＣＰＩ目標を達成する、図１の光学素子の透過スペクトルを設計するための方法３００を示す。方法３００は、ステップ３１０で、一つ以上の光源および／または混合光源を作成および／または選択することを含む。方法３００は、ステップ３２０で、ＣＭＦを作成および／または選択することを含む。方法３００は、ステップ３３０で、色強調、ＣＶＤ矯正および／または黄変色覚矯正の評価用の色スペクトルを作製および／または選択することを含む。方法３００は、ステップ３４０で、色空間を選択または作成することを含む。方法３００は、ステップ３５０で、最小透過要件を満たす光学素子用透過スペクトルを作製することを含む。方法３００は、ステップ３６０で、赤・緑の色分離および／または青・黄の色分離のＣＰＩ、光学素子の明度、光源の白色点シフト、ならびに色スペクトルのメタメリズムの量および彩度値を評価することを含む。

方法３００は，ＣＰＩ目標が達成されるか別の終了条件に達した場合、処理を終了し、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの光学素子の出力透過スペクトルを保存してもよい。他の終了条件には、到達した新しい透過スペクトルで最大繰り返し回数に達したか、一定回数繰り返した後にもＣＰＩが変化しなかったか、その他の停止基準に達したか、などが含まれる。

人工知脳による方法を使用して、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの間の波長のナノメートルごとに、色強調、ＣＶＤ矯正および／または黄変色覚矯正用の光学素子の透過スペクトルを見つけることを繰り返してもよい。また、１ｎｍよりも粗いナノメートル分離能を使用してもよい。人工知能による方法には、例えば、線形計画法、非線形計画法、混合整数計画法、二次計画法、勾配降下法、およびランダム探索法が含まれる。

光学素子の透過スペクトルは、ＣＩＥ ＬＵＶ色空間を評価空間として使用しながら、赤・緑の色差を最大化し、光学素子の光を７０％以上に維持し、ＣＩＥ Ｄ６５によって照明される光学素子のＷＰＳを０.０２以内に保つと同時にＣＩＥ Ｆ１１によって照明される光学素子のＷＰＳを０.０１８以内に保つことによってメタメリズムの抑制を維持して、設計してもよい。光学素子の透過スペクトルは、ＣＩＥ ＬＵＶ色空間を評価空間として使用しながら、青・黄の色差を最大化し、光学素子の光を７５％以上に維持し、ＣＩＥ Ｄ５５によって照明される光学素子のＷＰＳを０.０２５以内に保つと同時にＣＩＥ Ｆ２によって照明される光学素子のＷＰＳを０.０２２以内に保つことによってメタメリズムの抑制を維持して、設計してもよい。光学素子の透過スペクトルは、ＣＩＥ ＬＵＶ色空間を評価空間として使用しながら、光学素子の明度を最大化し、赤・緑の色分離率を１０％超に維持し、波長ごとに０.５％の最小透過要件を満たし、ＣＩＥ Ｄ１１によって照明される光学素子のＷＰＳを０.０２以内に保つと同時に、混合光源を含めて、説明された光源についての（色覚および光学素子の）ＷＰＳメタメリズムが０.００９以内に納まる範囲に保つことによってメタメリズムの抑制を維持して、設計してもよい。

例として、図４は、正午の昼光照明条件としてＣＩＥ Ｄ６５光源を使用した三つの色域のプロット４００を示す。プロット４００は、その外側に示したように、赤、緑、青、黄、シアン、紫、および他の派生色からなる一組のマンセル色を使用して生成される。 色域４１０は、標準または正常な色覚を有する人が知覚するマンセル色を示す。正常な色覚の白色点（ＷＰ）４１５も示してある。色域４２０は、矯正されていない２型色覚異常（ＣＶＤ）を有する典型的な人が知覚するのと同じマンセル色を示す。未矯正者の色覚のＷＰ４２５も示してある。色域４３０は、本明細書で説明する、ＣＶＤの矯正を行う光学素子を使用した、色域４２０の場合と同じ人が知覚する同じマンセル色を示す。矯正された色覚のＷＰ４３５も示してある。

プロット４００は、矯正された（改善された、とも称される）色覚が、未矯正の色覚よりも正常な色覚に一致していることを示す。矯正に使用される光学素子は、赤・緑の色分離のＣＰＩを高めることができる。また、紫、シアン、オレンジを含む派生色も矯正されている。白色点シフトのＣＰＩは、よく抑制されており、正常な色覚のＷＰに近い。さらに、矯正に使用される光学素子は、例えば青色のような、どの色群の彩色度（彩度）も著しく減少させることのないように設計されている。

図５は、図４で使用した光学素子についてＣＩＥ Ｆ２光源を使用した三つの色域のプロット５００を示す。プロット５００は、その外側に示したように、赤、緑、青、黄、シアン、紫、および他の派生色からなる一組のマンセル色を使用して生成される。図５で検査した光学素子は、図４で検査したものと同じであるが、図５のＣＰＩは、一般的な蛍光照明条件を表す別の光源としてＣＩＥ Ｆ２を用いて決定したものである。色域５１０は、標準または正常な色覚を有する人が知覚するマンセル色を示す。また、正常な色覚の白色点（ＷＰ）５１５も示してある。色域５２０は、未矯正の２型色覚異常（ＣＶＤ）を有する典型的な人が知覚するのと同じマンセル色を示す。未矯正者の色覚のＷＰ５２５も示してある。色域５３０は、本明細書で説明する、ＣＶＤの矯正を行う光学素子を使用した、色域５２０の場合と同じ人が知覚する同じマンセル色を示す。矯正された色覚のＷＰ５３５も示してある。

プロット５００は、プロット４００の場合と同様に、矯正された（改善された、とも称される）色覚が、未矯正の色覚よりも正常な色覚に一致していることを示す。矯正に使用される光学素子は、赤・緑の色分離のＣＰＩを高めることができる。また、紫、シアン、オレンジを含む派生色も矯正されている。白色点シフトのＣＰＩは、よく抑制されており、正常な色覚のＷＰに近い。さらに、矯正に使用される光学素子は、例えば青色のような、どの色群の彩色度（彩度）も著しく減少させることのないように設計されている。

図６は、赤・緑ＣＶＤの矯正用の目標透過スペクトルの追加例であるプロット６００を示す。これらのスペクトル６１０、６２０、６３０は、図３の光学素子設計工程の三つの代表的な結果であって、この設計工程で、ＣＰＩ目標を達成する、光学素子の透過スペクトルが作製される。スペクトル６１０のＣＰＩ目標には、すべてＣＩＥ Ｄ６５、Ｄ５５、Ｄ７５、Ｆ２、およびＦ７光源の下で、赤・緑の色分離が２０％〜３５％の間、ＷＰＳが０.０２未満、光学素子の明度が７０超（光源のメイドで正規化したもの）の達成が含まれ、その結果、光学素子の（またはそれを使用中の）外観上の善し悪し、比色性能、および／または人間の色覚のメタメリズムを抑制することができる。

スペクトル６２０のＣＰＩ目標には、すべてＣＩＥ Ｄ６５、Ｄ５５、Ｄ７５、Ｆ２、およびＦ７光源による照明条件の下で、赤・緑の色分離が２５％〜４０％の間、ＷＰＳが０.０２未満、光学素子の明度が６５超（光源の明度で正規化したもの）の達成が含まれ、その結果、メタメリズムを抑制することができる。

スペクトル６３０のＣＰＩ目標には、すべてＣＩＥ Ｄ６５、Ｄ５５、Ｄ７５、Ｆ２、およびＦ７光源の照明条件の下で、赤・緑の色分離が３０％〜６０％の間、ＷＰＳが０.０３未満、光学素子の明度が６０超（光源の明度で正規化したもの）の達成と、当該ＣＰＩが、下記の表１〜９にあるような、２型色覚および／または1型色覚に固有のカラーマッチング機能（ＣＭＦ）を有することと、が含まれる。

図７は、本発明の構成について、透過スペクトルの透過率対波長のプロット７００を示す。図７に示す構成では、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を図１の光学素子の基板として使用してもよい。ＰＭＭＡはメチルメタクリレートの重合から製造された合成樹脂であり、一般的には透明で硬質のプラスチックである。ＰＭＭＡは、厚さ３ｍｍで直径６５ｍｍの光学素子基板として作ってもよい。この構成によって、正常な色覚を改善させたり、赤・緑ＣＶＤを矯正したりできる。プロット７００は、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの間で少なくとも三つの通過帯域７１０、７２０、７３０を有する、この光学素子の透過スペクトルを描いたものである。通過帯域７４０も同様に通過帯域であってもよい。しかし、通過帯域７４０は、一般に人間の視覚範囲を超えた近赤外線に近接しているので、比色性能にほとんど影響を与えない可能性が高い。阻止帯域７９０は、他の赤白色点（ＷＰ）を低減する目的を有する。

プロット７００は、５４０ｎｍから６１０ｎｍの間では１％の最小透過率制約を示す曲線であると言っても差し支えない。３９０ｎｍ（７６０）および５９０ｎｍ（７５０）の両方でピーク吸収がある双ピーク吸収染料を、４６５ｎｍ（７７０）および４９０ｎｍ（７８０）でピーク吸収がある二つの染料、５７０ｎｍ（７５０）で同様になる別の染料、および６６５ｎｍ（７９０）で同様になる最後の染料と、いっしょに使用する。これらの染料の濃度は、３マイクロモルから７０マイクロモルまでの範囲にある。これらのスペクトル吸収７５０、７６０、７７０、７８０、７９０は、下記の表１に示される比色性能を生成するために、特定の通過帯域および阻止帯域と、均一な１００％透過率からの他のスペクトル差と、が生成されるように選択してもよい。例えば、光学素子の明度を制限し、光学素子のＷＰ色相およびＷＰシフトを抑制し、かつメタメリズム（異なる光源の下での性能差）を抑制しながら、赤・緑の分離を増すために上記選択をしてもよい。曖昧な、経験則的な、または概括的なやり方によれば、阻止帯域７５０によって赤・緑の分離度が高まり、通過帯域７１０、７２０、７３０によって青／緑／赤の色のコントラストが増し透けて見えるようになる。通過帯域および阻止帯域の実際の透過量およびそれらのスペクトル配置は、表１に示す比色性能を生成するために実際の染料を用いて決定してもよい。現実の染料は、それぞれの目標ノッチ（尖鋭的な）吸収に加えて「ノイズ吸収」を有するので（つまり、５５０ｎｍを吸収する染料は、通常は吸収程度が低いが他の波長も吸収する場合がある）、比色性能のための複数染料およびそれらの濃度の最良の組合わせを決定するために一つの染料を選択することによって、この染料の「ノイズ吸収」が生じる場合がある。

図７に示された透過特性を有する図１の素子について、表１にまとめたＣＰＩはＣＩＥ ＬＵＶ色空間を用いて評価される。図８に示す製造工程８００は、ステップ８１０で、適切な濃度を達成するために押出機を使用して必要な複数の染料を混合してＰＭＭＡ樹脂に入れることから始まる。 ステップ８２０で、染料を注入した樹脂を、射出成形によって２３０℃未満の作業温度で製品形状に成形する。

表１は、図7の透過特性を有する図1の素子についての比色性能を表す。

表１：図１の光学素子の比色性能を図７に示した透過特性と一体化した表

波長の赤方シフトおよび青方シフトは、それぞれ、より長い波長およびより短い波長への比色シフトおよび／またはスペクトルシフトに対応する。こうすることによって、色覚タイプと光源の様々な条件下で、一貫して２０％を超える、赤・緑の色分離の改善をもたらす。図７に示す透過特性を有する図１の光学素子は、明度変動を１０未満に、ＷＰ色相が黄と黄・赤の間に維持されるように、ＷＰＳ範囲を０.００５未満に、することによって、メタメリズムをうまく抑制することができる。図７の透過特性を有する図１の素子の黄色および黄・赤色のＷＰ（色合い）によって、ＣＶＤ検査で使用されるＣＶＤ混同色、例えば、石原式検査カラーおよび/またはファーンズワース Ｄ１５検査カラーと、ＣＰＩを評価する際に使用する色と、を移動させて、２型色覚と1型色覚にとっての色混同線から離れるようにする。この色合いは、ＣＶＤの人にとって混乱しやすい色を見分ける能力をさらに改善させる。

図７に示される透過特性を有する図１の光学素子は、天然および人工の青色および非青色の色同士の色距離およびコントラストを増す効果をもたらす。彩度が低い青色、シアン色、紫色、および白色は、この光学素子の黄および／または黄・赤のＷＰによって、より容易に黄色および他のより暖色にシフトされる。追加の色強調によって、結果として生じる、より暖色と青色がさらに分離する。この光学素子の透過スペクトルによる暖色系の色付けおよび色強調の効果を組み合わせた光学素子を作ることによって、青色と非青色との優れたコントラストが生み出される。この種の光学素子の特殊な用途として、運転や釣りが含まれてもよく、これらの活動では、様々な青と他の色との間の色のコントラストが増せば、コントラストおよび奥行きの知覚にとって有益である。

図９は、本発明の構成について、透過スペクトルの透過率対波長のプロット９００を示す。図９に示す構成では、トライベックスを図１の光学素子の基板として使用してもよい。トライベックスは、優れた耐衝撃性のために使用されるウレタンベースのプレポリマーである。トライベックス基板の例としては、厚さ１．５ｍｍで直径７５ｍｍとして作られる場合が多く、この構成の素子を、正常な色覚を改善させたり、赤・緑ＣＶＤを矯正したりする目的で使用してもよい。プロット９００は、３８０ｎｍと７８０ｎｍとの間に少なくとも三つの通過帯域９１０、９２０、９３０を有する、この光学素子の透過スペクトルを描いたものである。プロット９００は、５５５ｎｍと６１０ｎｍとの間で１％の最小透過率制約を示す曲線を描く。３９５ｎｍ（９５０）と５７０ｎｍ（９６０）の両方でピーク吸収がある双ピーク吸収染料を、４７０ｎｍ（９７０）でピーク吸収がある一つの染料、５９５ｎｍ（９８０）で同様になる別の染料、および６６０ｎｍ（９９０）で同様になる最後の染料といっしょに使用する。これらの染料の濃度は、２０マイクロモルから１１０マイクロモルまでの範囲にある。繰り返しになるが、図７に関して上述したように、これらの吸収によって、光学素子の明度を制限し、光学素子のＷＰ色相およびＷＰシフトを抑制し、かつメタメリズム（異なる光源の下での性能差）を抑制しながら、赤・緑の分離を増すことができる。光源および／またはＣＭＦが変われば、同等か、より優れた比色性能指標（ＣＰＩ）を達成するために、使用する染料を変えてもよい。

図９に示された透過特性を有する図１の素子について、表２にまとめたＣＰＩはＣＩＥ ＬＵＶ色空間を用いて評価される。図１０に示す製造工程１０００は、ステップ１０１０で、各染料を機械的に混合してトライベックスの少なくとも一つの未重合部分、例えば、モノマーに入れることから始まる。プロセス１０００は、ステップ１０２０で、重合のためにトライベックスの二つ以上の部分を一緒に混合して所望の形状にすることを含む。このような幾何学的形状は、その後、最終的な所望の仕様に切断および／または研磨されてもよい。

表２は、図9の透過特性を有する図1の素子についての比色性能を表す。

表２：図１の光学素子の比色性能を図９に示した透過特性と一体化した表

この構成の光学素子は、一貫して４０％を超える、赤・緑の色分離の改善をもたらす。図９に示す透過特性を有する図１の光学素子は、明度変動を２０未満に、ＷＰ色相が暖色系内に維持されるように、ＷＰＳ範囲を０.０２５未満に、制限した状態で、メタメリズムを抑制する。図９の透過特性を有する図１の光学素子の一貫した暖色系ＷＰ（色合い）によって、ＣＶＤ検査で使用されるＣＶＤ混同色と、ＣＰＩを評価する際に使用する色と、を移動させて、２型色覚と1型色覚にとっての色混同線から離れるようにする。これらの色合いは、ＣＶＤの人が混乱しやすい色を見分ける能力をさらに改善させる。

図１１は、本発明の構成について、透過スペクトルの透過率対波長のプロット１１００を示す。 図１１に示す構成では、ポリカーボネート（ＰＣ）を図１の光学素子の基板として使用してもよい。ＰＣは、化学構造中にカーボネート基を含有する一群の熱可塑性ポリマーを表す。ＰＣ基板の例としては、厚さ２ｍｍで直径７２ｍｍとして作られる場合が多く、この構成の素子を、正常な色覚を改善させたり、赤・緑ＣＶＤを矯正したりする目的で使用してもよい。プロット１１００は、３８０ｎｍと７８０ｎｍとの間に少なくとも三つの通過帯域１１１０、１１２０、１１３０を有する、この光学素子の透過スペクトルを描いたものである。プロット１１００は、５６５ｎｍと６１０ｎｍとの間で０.５％の最小透過率制約を示す曲線を描く。４００ｎｍ（１１５０）と５９５ｎｍ（１１６０）の両方でピーク吸収がある双ピーク吸収染料を、４９８ｎｍ（１１７０）でピーク吸収がある一つの染料、５７０ｎｍ（１１８０）および６４０ｎｍ（１１９０）で同様になる二つの他の染料、および６６５ｎｍ（１１９５）で同様になる最後の染料といっしょに使用する。これらの染料の濃度は２８マイクロモルから１５０マイクロモルまでの範囲にある。

図１１に示された透過特性を有する図1の素子について、表３にまとめたＣＰＩはＣＩＥ ＬＵＶ色空間を用いて評価される。図１２に示す製造プロセス１２００は、ステップ１２１０で、必要な複数の染料を混合してＰＣ樹脂に入れ、押出機を使用して適切な濃度を達成することから始まる。ステップ１２２０で、染料を注入した樹脂を、２３０℃を超える作業温度で、射出成形によって製品形状に成形する。

表３は、図１１に示した透過特性を有する図１の光学素子についての比色性能を表す。

表３：図１の光学素子の比色性能を図１１に示した透過特性と一体化した表

この構成の光学素子は、一貫して１２％を超える、赤・緑の色分離の改善をもたらす。この光学素子は、明度変動を５未満に、ＷＰ色相が黄と黄・赤との間に維持されるように、ＷＰＳ範囲を０.０１未満に、制限した状態で、メタメリズムを抑制する。

図１３は、本発明の構成について、透過スペクトルの透過率対波長のプロット１３００を示す。図１３に示す構成では、ＰＣを図１の光学素子の基板として使用してもよい。ＰＣは、厚さ２ｍｍで直径６８ｍｍの光学素子基板として作られてもよい。この構成によって、正常な色覚を改善したり、赤・緑および青・黄のＣＶＤを矯正したりできる。プロット１３００は、３８０ｎｍと７８０ｎｍとの間に少なくとも三つの通過帯域１３１０、１３２０、１３３０を有する、この光学素子の透過スペクトルを描いたものである。プロット１３００は、５５０ｎｍと６２５ｎｍとの間で１％の最小透過率制約を示し、吸収半値全幅（ＦＷＨＭ）が４０ｎｍを超える阻止帯域が５６０ｎｍ（１３５０）と６１０ｎｍ（１３６０）との間に中心を有する曲線を描く。５６０ｎｍ（１３５０）と６６０ｎｍで二つのピーク吸収がある染料を、４７０ｎｍ（１３７０）と５００ｎｍ（１３７５）でピーク吸収がある二つの染料、５７５ｎｍ（１３８０）と５９５ｎｍ（１３８５）で同様になる二つの他の染料、５５０ｎｍ（１３９０）と６１０ｎｍで同様になる二つの追加染料、および６２０ｎｍで同様になる最後の染料といっしょに使用する。５５０ｎｍと６２０ｎｍとの間の各吸収によって、ＷＰおよび色域を冷色にシフトさせ、赤・緑の色分離／コントラストが増し、青・黄の色分離／コントラストが増す。４５０ｎｍと５００ｎｍとの間の各吸収によって、青への色シフトの抑制が確実になる。（双ピーク吸収がある染料による）６６０ｎｍでの吸収によって、青方シフトが、「青と赤の混色」として知覚される紫色にはならないことが確実になる。

図１３に示された透過特性を有する図１の素子について、表４にまとめたＣＰＩはＣＩＥ ＬＵＶ色空間を用いて評価される。図１４に示す製造プロセス１４００は、ステップ１４１０で、染料を溶媒に溶解することから始まる。ステップ１４２０で、染料を含む溶媒を、浸漬、高速回転、および／または噴霧によってＰＣ光学基板上に転写する。染料注入層の厚さは、２０ミクロンから５０ミクロンの間であり、３ミクロンから７０ミクロンまでの範囲にあってもよい。これらの染料の濃度は、薄い染料層であるが故に、２０マイクロモルから２０，０００マイクロモルまでの範囲にあってもよい。

表４は、図１３に示した透過特性を有する図１の光学素子についての比色性能を表す。

表４：図１の光学素子の比色性能を図１３に示した透過特性と一体化した表

図１３に示す透過特性を有する図１の光学素子は、一貫して１４％を超える、赤・緑の色分離の改善と、一貫して８％を超える青・黄の色分離の改善と、をもたらす。この光学素子は、明度変動を１０未満に、ＷＰ色相が青色に維持されるように、ＷＰＳを０.０４３と０.０６９との間に、制限した状態で、メタメリズムを抑制する。この光学素子の一貫した青ＷＰ（色合い）によって、ＣＶＤ検査で使用されるＣＶＤ混同色と、ＣＰＩを評価する際に使用される色と、を移動させて、２型色覚と1型色覚と３型色覚にとっての色混同線から離れるようにするために特別に作ってもよい。この色合いは、ＣＶＤの人が混乱しやすい色を見分ける能力を改善させる。この光学素子は、天然および人工の暖色系および寒色系の色同士の色距離およびコントラストを増してもよい。彩度が低い黄色、オレンジ色、赤色、および白色は、この光学素子の青または寒色系の色のＷＰによって、より容易に青および他の寒色系の色にシフトされる。追加の色強調によって、結果として生じる、より寒色系の色と残りの暖色がさらに分離される。この光学素子の透過スペクトルによる寒色系色付けおよび色強調の効果を組み合わせた光学素子を製作することによって、暖色と寒色との優れたコントラストが生み出される。また、この光学素子の青または他の寒色系色合いは、暖色系の色をより中間色にカラーバランスさせるのに役立つ。この種の光学素子の特殊な用途としては、日の出および／または日没での運転が含まれてもよく、この場合、光源が暖色系なので、色コントラストおよび／または奥行き知覚および／またはもっと中間色のＷＰによる色覚が強調された方が望ましい。

図１５は、本発明の構成について、透過スペクトルの透過率対波長のプロット１５００を示す。図１５に示す構成では、ＣＲ３９を図１の光学素子の基板として使用してもよい。ＣＲ３９は、光学レンズの製造に使用される一般的なプラスチックである。ＣＲ３９は、厚さ２．５ｍｍで直径７２ｍｍの光学素子基板として作られる。この構成によって、正常な色覚を改善させたり、赤・緑ＣＶＤを矯正したりできる。プロット１５００は、３８０ｎｍと７８０ｎｍとの間に少なくとも三つの通過帯域１５１０、１５２０、１５３０を有する、この光学素子の透過スペクトルを描いたものである。プロット１５００は、５５０ｎｍと６３０ｎｍとの間で１％の最小透過制約を示し、吸収ＦＷＨＭが４０ｎｍを超える阻止帯域が５６０ｎｍ（１５４０）と６１５ｎｍ（１５５０）との間に中心を有する曲線を描く。５５８ｎｍ（１５５５）でピーク吸収がある染料を、４７０ｎｍ（１５６０）および５００ｎｍ（１５６５）でピーク吸収がある二つの染料、５７５ｎｍと５９５ｎｍで同様になる二つの他の染料、５５０ｎｍと６１０ｎｍで同様になる二つの追加染料、および６２０ｎｍで同様になる最後の染料といっしょに使用してもよい。

図１５に示した透過特性を有する図１の素子について、表５にまとめたＣＰＩはＣＩＥ ＬＵＶ色空間を用いて評価される。図１６に示す製造工程１６００は、ステップ１６１０で、染料を溶媒に溶解することから始まる。ステップ１６２０で、溶解した染料を、浸漬、高速回転、および／または噴霧によってＣＲ３９光学基板上に転写する。染料注入層の厚さは、２０ミクロンから５０ミクロンの間であり、３ミクロンから７０ミクロンまでの範囲にあってもよい。これらの染料の濃度は、薄い染料層であるが故に、２０マイクロモルから２０，０００マイクロモルまでの範囲にしてよい。

表５は、図１５に示した透過特性を有する図１の光学素子についての比色性能を表す。

表５：図１の光学素子の比色性能を図１５に示した透過特性と一体化した表

図１５に示した透過特性を有する図１の光学素子は、一貫して３０％を超える赤・緑の色分離の改善をもたらす。この光学素子は、明度変動を１０未満に、ＷＰ色相がマゼンタとピンクの間に維持されるように、ＷＰＳを０.０１と０.０３４との間に、制限した状態でメタメリズムを抑制する。この光学素子の一貫したマゼンタまたはピンク色のＷＰ（色合い）は、ＣＶＤ検査で使用されるＣＶＤ混同色と、ＣＰＩを評価する際に使用する色と、を移動させて、２型色覚と1型色覚にとっての色混同線から離れるようにするために構成してもよい。この色合いは、ＣＶＤの人が混乱しやすい色を見分ける能力を改善させる。この光学素子は、天然および人工の緑色、黄緑色、黄色、および白色の色同士の色距離およびコントラストを増やしてもよい。彩度が低い緑色、黄緑色、黄色および白色は、この光学素子のマゼンタおよび／またはピンク色のＷＰによって、より容易に暖色にシフトされる。追加の色強調によって、結果として生じる、暖色と緑色がさらに分離される。この素子の透過スペクトルによる暖色系色付けおよび赤・緑の色強調の効果を組み合わせた光学素子を作ることによって、緑色と黄緑色と黄色と白色との優れたコントラストが生み出される。この種の光学素子の特殊な用途としては、ゴルフ、野球、テニスが含まれてもよく、これらのケースでは、様々な緑色と他の色との色同士の色コントラストが強調された方が有益である。

図１７は、本発明の構成について、透過スペクトルの透過率対波長のプロット１７００を示す。図１７に示す構成では、トライベックス（Ｔｒｉｖｅｘ）が図１の光学素子の基板であってもよい。トライベックスは、優れた耐衝撃性を提供することができ、厚さ２ｍｍで直径７５ｍｍの光学素子基板として作ってもよい。この構成によって、正常な色覚を改善させたり、赤・緑ＣＶＤを矯正したりできる。プロット１７００は、３８０ｎｍと７８０ｎｍとの間に少なくとも三つの通過帯域１７１０、１７２０、１７３０を有する、この光学素子の透過スペクトルを描いたものである。４７５ｎｍ（１７４０）でピーク吸収がある吸収染料を、５９０ｎｍ（１７５０）でピーク吸収がある別の染料、および６５８ｎｍ（１７６０）で同様になる最後の染料といっしょに使用し、光学基板内に完全に混合してもよい。これらの染料の濃度は５マイクロモルから９５マイクロモルまでの範囲にある。

図１７に示した透過特性を有する図１の素子について、表６にまとめたＣＰＩはＣＩＥ ＬＵＶ色空間を用いて評価される。図１８に示す製造工程１８００は、ステップ１８１０で、複数の染料を機械的に混合して、例えばモノマーのような、トライベックスの少なくとも一つの未重合部分に入れることから始まる。ステップ１８２０で、トライベックスの二つ以上の部分を重合のために混合して所望の形状にし、ステップ１８３０で、切断および／または研磨する。

表６は、図１７に示した透過特性を有する図１の光学素子についての比色性能を表す。

表６：図１の光学素子の比色性能を図１７に示した透過特性と一体化した表

図１７に示した透過特性を有する図１の光学素子は、一貫して５０％を超える赤・緑の色分離の改善をもたらす。この光学素子は、明度変動を５未満に、ＷＰ色相が中間色に維持されるように、最大ＷＰＳを０.００５（ほとんど知覚できない彩度）に、制限した状態で、メタメリズムを抑制する。 この光学素子によって、メタメリズム、すなわち、色覚および光源が妥当ではあっても異なる場合の、ＷＰ色相、ＷＰＳ、および明度の変動を排除または最小化しつつ、非常に顕著な赤・緑の色分離性能を有する構造が提供される。この光学素子は、正常な色覚およびＣＶＤ色覚を有する人々にとって、メタメリズムがほとんどまたは全くない、中間色的な色合いを達成するように製作してもよい。

図１９は、本発明の構成について透過スペクトルの透過率対波長のプロット１９００を示す。図１９に示す構成では、光学ガラスまたはプラスチックを図１の光学素子の基板として使用してもよい。光学ガラスまたはプラスチックは、厚さ２ｍｍで直径６８ｍｍの光学素子基板として作ってもよい。この構成によって、正常な色覚を改善させたり、赤 ・緑および／または青・黄ＣＶＤを矯正したりできる。プロット１９００は、薄膜層によって形成され、３８０ｎｍと７８０ｎｍとの間に少なくとも三つの通過帯域１９１０、１９２０、１９３０を有する、この光学素子の透過スペクトルを描いたものである。プロット１９００は、全可視スペクトル範囲で少なくとも１％の最小透過制約を示し、少なくとも２５ｎｍのＦＷＨＭ反射率を有する阻止帯域１９４０が５６０ｎｍと６２０ｎｍとの間の中心にあり、少なくとも３５ｎｍのＦＷＨＭ反射率を有する別の阻止帯域１９５０が４５０ｎｍと５５５ｎｍとの間の中心にある曲線を示す。

薄膜層を基材に形成してもよい。薄膜層は、交互に積層する順番で高屈折率材料と低屈折率材料とで構成し、例えば合計２１層のように、合計で多数の層を成してもよい。高屈折率材料は、ＺｎＳおよび／またはＴｉＯ_２であってもよい。低屈折率材料はＳｉＯ_２および／またはクリオライトであってもよい。薄膜層材料の任意の層の物理的厚さは、１００ｎｍと１５００ｎｍの間、例えば、低屈折率材料については２８０ｎｍ、高屈折率材料については４４０ｎｍである。薄膜層は、物理気相成長法（ＰＶＤ）を用いて光学基材上に堆積させることができる。クリオライトを使う場合は、湿気を避けるために二つ以上のシーラント層を使ってもよい。

図１９に示した透過特性を有する図1の素子について、表７にまとめたＣＰＩはＣＩＥ ＬＵＶ色空間を用いて評価される。

表７は、図１９に示した透過特性を有する図１の光学素子についての比色性能を表す。

表７：図1の光学素子の比色性能を図１９に示した透過特性と一体化した表

図１９に示した透過特性を有する図１の光学素子は、一貫して５％を超える青・黄の色分離の改善をもたらす。この光学素子は、明度変動を７未満に、ＷＰ色相が青またはシアンに維持されるように、ＷＰＳを０.００７と０.０１２との間に、制限した状態で、メタメリズムを抑制する。この光学素子の一貫した青／シアンのＷＰ（色合い）は、ＣＶＤ検査で使用されるＣＶＤ混同色と、ＣＰＩを評価する際に使用する色と、を移動させて、３型色覚にとっての色混同線から離れるようにするために構成してもよい。この色合いは、３型色覚の人が混乱しやすい色を見分ける能力をさらに改善させる。

図２０は、本発明の構成について、透過スペクトルの透過率対波長のプロット２０００を示す。図２０に示す構成では、光学ガラスまたはプラスチックを図１の光学素子の基板として使用してもよい。光学ガラスまたはプラスチックは、厚さ３ｍｍで直径７５ｍｍの光学素子基板として作ってもよい。この構成によって、正常な色覚を改善させたり、赤・緑ＣＶＤを矯正したりできる。プロット２０００は、薄膜層によって形成され、３８０ｎｍと７８０ｎｍとの間に少なくとも三つの通過帯域２０１０、２０２０、２０３０を有する、この光学素子の透過スペクトルを描いたものである。プロット２０００は、全可視スペクトル範囲で少なくとも０.５％の最小透過制約を示し、少なくとも１０ｎｍのＦＷＨＭ反射率を有する阻止帯域２０４０が５６０ｎｍと５９０ｎｍとの間の中心にあり、少なくとも８ｎｍのＦＷＨＭ反射率を有する別の阻止帯域２０５０が４６５ｎｍと５００ｎｍとの間の中心にある曲線を示す。

薄膜層を基材に形成してもよい。薄膜層は、交互に積層する順番で高屈折率材料と低屈折率材料とで構成し、例えば合計１１層のように、合計で多数の層を成してもよい。高屈折率材料は、ＺｎＳであってもよい。低屈折率材料はクリオライトであってもよい。薄膜層材料の任意の層の物理的厚さは、１５０ｎｍから１０００ｎｍの間、例えば、低屈折率材料については２９０ｎｍ、高屈折率材料については４４５ｎｍである。薄膜層は、物理蒸着（ＰＶＤ）を用いて基板上に被膜させてもよい。クリオライトを使う場合は、湿気を避けるために二つ以上のシーラント層を使う。

図２０に示した透過特性を有する図１の素子に対して、表８にまとめたＣＰＩはＣＩＥ ＬＵＶ色空間を用いて評価される。

表８は、図２０に示した透過特性を有する図１の光学素子についての比色性能を表す。

表８：図１の光学素子の比色性能を図２０に示した透過特性と一体化した表

図２０に示した透過特性を有する図１の光学素子は、一貫して３０％を超える赤・緑の色分離の改善をもたらす。この光学素子は、明度変動を１０未満に、ＷＰ色相がＣＩＥ昼光光源の下で中間色に、またはＣＩＥ Ｆ７光源の下でパステルブルー／シアン色にほぼ維持されるように、ＷＰＳを０.００３と０.００７との間に、制限した状態で、メタメリズムを抑制する。この光学素子の一貫した中間色または淡青色／シアン色のＷＰ（色合い）によって、この光学素子の概ね中間色の外観的美観または心地よい寒色系美観を維持するように製作してもよい。このように製作することによって、明度が６８以上の光学素子が製作され、これは室内と室外での両用に適している。明度が６５未満の光学素子が製作される他の作製物は、一般的に、屋外や明るい照明下の屋内のような、明るい環境において使用される。

図２１は、本発明の構成について、透過スペクトルの透過率対波長のプロット２１００を示す。図２１に示す構成では、ＰＭＭＡを図１の光学素子の基板として使用してもよい。ＰＭＭＡは、厚さ２ｍｍで直径７０ｍｍの光学素子基板として作ってもよい。この構成によって、正常な色覚を改善させたり、赤・緑ＣＶＤを矯正したりできる。プロット２１００は、３８０ｎｍと７８０ｎｍとの間に少なくとも三つの通過帯域２１１０、２１２０、２１３０を有する、この光学素子の透過スペクトルを描いたものである。４７８ｎｍ（２１４０）でピーク吸収がある吸収染料および５８８ｎｍ（２１５０）でピーク吸収がある染料を使用してもよい。これらの染料の濃度は、０．５マイクロモルから３５マイクロモルまでの範囲にある。

図２１に示した透過特性を有する図１の素子について、表９にまとめたＣＰＩはＣＩＥ ＬＵＶ色空間を用いて評価される。

上述の基板の製造方法２２００を図２２に示す。ステップ２２１０で、複数の染料を混合して樹脂に入れる。ステップ２２２０で、混合した染料を含む樹脂を、染料が光学基板に完全に注入されるように、所望の形状に成形する。ステップ２２３０で、耐摩耗性、反射防止性、およびＵＶコーティングを含む任意の後処理を実行してもよい。

表９は、図２１に示した透過特性を有する図１の光学素子についての比色性能を表す。

表９：図１の光学素子の比色性能を図２１に示した透過特性と一体化した表

図２１に示した透過特性を有する図１の光学素子は、一貫して７％を超える赤・緑の色分離の改善をもたらす。この光学素子は、最小明度が７６で明度変動を６未満に、ＷＰ色相が中間色またはパステルブルーに維持されるように、白色点シフト（ＷＰＳ）を０.００７の範囲に、制限した状態で、メタメリズムを抑制する。この光学素子は、色覚および昼光・蛍光の光源が異なる場合に起因するメタメリズムを抑制および／または最小化しながら、非常に高い明度および良好な赤・緑の色分離性能を有するように製作することができる。

黄化・黄変ヒト水晶体および黄色代替ＩＯＬは、人の色覚のＷＰを黄色の色相にシフトさせる。要するに、これは黄色色覚（ＹＣＶ）と呼ばれる。ＹＣＶによって、他の原色と派生色の知覚が正常な知覚からシフトされる。矯正光学素子がある場合とない場合の、ＹＣＶで見た任意の色ｉについてのスペクトルアドミタンスは式２２によって定義される。
［数式２２］

ＹＣＶスペクトルアドミタンスにおいて使用する色は、赤（２.５ＹＲ ５／４、７.５Ｒ ５／４、２.５Ｒ ５／４、５ＲＰ ５／４、１０Ｐ ５／４、１０ＹＲ ５／４、 １０Ｒ ５／４、１０ＲＰ ５／４、緑（５ＢＧ ５／４、１０Ｇ ５／４、５Ｇ ５／４、１０ＧＹ ５／４、５ＧＹ ５／４、１０ＢＧ ５／４）、青（５Ｂ ５／４、１０ＢＧ ５／４、５ＢＧ ５／４、５Ｐ ５／４、１０Ｂ ５／４、１０Ｐ ５／４、１０ＰＢ ５／４）、および黄（１０ＧＹ ５／４、５ＧＹ ５／４、５Ｙ ５／４、 １０ＹＲ ５／４、２.５ＹＲ ５／４、１０Ｙ ５／４、１０ＹＲ ５／４）の代表的なマンセル色を含む。ＹＣＶスペクトルアドミタンスに使用する色には、代表的な石原ＣＶＤ検査色を含んでもよい。ＹＣＶスペクトルアドミタンスに使用する色は、例えば、葉、花、木など天然の代表的な色を含んでもよい。

光学素子の最小透過値が少なくとも０.５％になるように作って、安全性または他の理由で、可視波長での最小透過率を保証してもよい。また、光学素子の最小透過率値が少なくとも０.５％になるように作って、安全性または他の理由で、５００ｎｍから６５０ｎｍ以内の波長の任意の部分からの最小透過率を保証してもよい。また、光学素子の最小透過率値が少なくとも０.５％になるように作って、安全性または他の理由で４００ｎｍから５００ｎｍ以内の波長の任意の部分からの最小透過率を保証してもよい。

光学素子にとっての重要なＣＰＩは、光学素子の着用後に観察者の色覚の白色点シフト（ＷＰＳ）を減少させることによって、観察者のＹＣＶを矯正するか、矯正しようとすることであってもよい。光学素子にとって別の重要なＣＰＩは、光学素子の着用後にＹＣＶを有する観察者から見た代表色と、正常な色覚を有する別の観察者が見た代表色との間の不一致を減少させることによって、観察者のＹＣＶを矯正するか、矯正しようすることであってもよい。不一致の測定には、代表的な色について、二人の観察者の色知覚の間の色距離を合計することを含んでもよい。

様々な光源または混合光源の下で、（矯正前はＹＣＶを有していた）観察者の矯正された色覚におけるメタメリズムは、この光学素子の作製された透過スペクトルを使用して抑制および／または最小化する重要なＣＰＩであってもよい。また、様々な光源または混合光源の下で、光学素子の外観的善し悪しのメタメリズムは、作製されたそれ自体の透過スペクトルを使用して抑制および／または最小化する重要なＣＰＩであってもよい。また、様々な光源または混合光源の下で、観察者の矯正された色覚の明度は、この光学素子の目標透過スペクトルおよび作製透過スペクトルを使用して抑制および／または最大化する重要なＣＰＩであってもよい。また、様々な光源または混合光源の下で、この光学素子の明度は、それ自体の目標透過スペクトルおよび作製透過スペクトルを使用して抑制および／または最大化する重要なＣＰＩであってもよい。

図２３は、最小透過制約を満たし、黄色色覚（ＹＣＶ）矯正という応用例について、ＣＰＩ目標を達成するか、または割り当てられた探索繰り返し回数または所定の時間内に最良のＣＰＩを達成する、光学素子の透過スペクトルを見つける方法２３００を示す。方法２３００は、本明細書で上述した方法３００と同様である。

方法２３００は、ステップ２３１０で、一つ以上の光源および／または混合光源を作成および／または選択することを含む。方法２３００は、ステップ２３２０で、例えば黄色の水晶体および黄色のＩＯＬの透過スペクトルなどの、ＹＣＶスペクトルを作製および／または選択することを含む。方法２３００は、ステップ２３３０で、ＹＣＶ矯正判定のための評価カラースペクトルを作製および／または選択することを含む。方法２３００は、ステップ２３４０で、色空間を選択または作成することを含む。方法２３００は、ステップ２３５０で、最小透過要件を満たす、光学素子の透過スペクトルを作製することを含む。方法２３００は、ステップ２３６０で、矯正された色覚の白色点シフト（ＷＰＳ）の各ＣＰＩ、補正された色覚によって知覚される評価色と正常な色覚を有する他の人によって知覚される同じ色との間の色距離、矯正された色覚のメタメリズム、光学素子のメタメリズム、矯正された色覚の明度、および光学素子の明度、を評価することを含む。

方法２３００は、ＣＰＩ目標が達成された場合、または新しい透過スペクトルを繰り返し作製する回数が最大回数に達した場合、または何回かの繰り返し回数後にＣＰＩの変化がない場合、または他の停止基準に達した場合、に終了する。完了すると、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの、光学素子の最良の出力透過スペクトルを保存してもよい。

ＹＣＶ矯正と同時に、色強調、赤・緑ＣＶＤおよび青・黄ＣＶＤの矯正も行うことが、単一の光学素子または光学系のＣＰＩであってもよい。このような透過率を有する光学素子の設計は、二ステップからなる。第一ステップは、ＹＣＶが完全にまたは部分的に矯正されるような透過スペクトルを有する光学素子を設計することである。このステップは、図２３の方法２３００を使用して実行することができる。第二ステップは、第一ステップによる透過スペクトルを有効光源入力として使用し、例えば赤・緑の色分離を最大化する、色強調および／またはＣＶＤ矯正をＣＰＩとして目標にするような異なる透過スペクトルを有する別の光学素子を設計することである。この第二ステップは、図３の方法３００を用いて行うことができる。二つのステップによる二つの透過スペクトルを掛け合わせたスペクトルは、ＹＣＶを完全にまたは部分的に矯正すると同時に色強調を行うかおよび／またはＣＶＤを完全にまたは部分的に矯正する単一の光学素子または光学系の有効目標透過スペクトルである。これらのステップは、順番を逆にしてもよい。すなわち、色強調および／またはＣＶＤ矯正をまず行い次にＹＣＶ矯正を行うという逆の順序も同様に許容できる。

図２の方法２００を用いて、二つの方法、すなわち着色剤を使用するスペクトル吸収方法と薄膜を使用するスペクトル反射方法との組合せによって生じる目標透過スペクトルを有する光学素子を製作してもよい。例えば、複数の着色剤を混合して光学基板内に入れた、および／または光学基板の上に塗布した、および／または薄膜を光学基板の上に塗布したものを使用して、ＹＣＶを矯正する、および／または色強調を行う、および／または完全にもしくは部分的にＣＶＤを矯正する目標透過スペクトルを有する光学素子を製作してもよい。

天然の黄変水晶体または同様の黄変眼内レンズ（ＩＯＬ）の透過スペクトルを、ＹＣＶを矯正するために使用される光学素子の透過スペクトルと共にグラフ２４００として図２４に示す。曲線２４１０は、天然の黄変水晶体または同様の黄変ＩＯＬの透過スペクトルである。実線で示される曲線２４２０は、ＹＣＶを矯正する光学素子の透過スペクトルである。

図２５は、プロット２５００に存在する色覚域を描いたものである。色覚域は、色空間内でまたは光学素子によって正確に表すことができる複数の色の部分集合のような、一式の色部分集合である。プロット２５００は、ＣＩＥ Ｄ６５光源を用いたＣＩＥ ＬＵＶ色空間において、選択したマンセル色の赤、緑、青、黄および派生色によって囲まれた色覚範囲を示す。ＹＣＶに対応する黄色ＷＰ２５１５を含む、黄変水晶体または黄変ＩＯＬに起因するＹＣＶ２５１０が、示してある。正常な色覚２５２０が、この色覚の対応する中間色ＷＰ２５２５と共に示してある。光学素子が図２４の対応する透過スペクトル２４２０と合致することによって矯正された色覚２５３０が、矯正された色覚に対応する中間色ＷＰ２５３５と共に示してある。光学素子の外観的要素である青色ＷＰ２５４０も示してある。

図２４も参照すると、この光学素子の透過スペクトル２４２０は、３８０ｎｍと７８０ｎｍとの間に少なくとも三つの通過帯域２４３０、２４４０、２４５０を有する。プロット２４２０は、５６０ｎｍから６１０ｎｍの間で１％の最小透過率制約を示し、３８０ｎｍと５１０ｎｍとの間または６５０ｎｍと７８０ｎｍとの間でピーク透過率値を有する。５００ｎｍ（２４６０）および５２０ｎｍ（２４７０）の両方でピーク吸収がある双ピーク吸収染料を、５９０ｎｍ（２４８０）でピーク吸収がある一つの染料、および６６３ｎｍ（２４９０）で同様になる最後の染料といっしょに使用する。この光学素子の青色または寒色のＷＰ（色合い）は、透過スペクトルの一連の通過帯域および阻止帯域とあわせて、両者がＹＣＶのＷＰを矯正し、および／または、この光学素子を着用後にＹＣＶの観察者が見た、図２５に示す各色および／または色域と、正常な色覚の別の観察者が見た各色と、の間の不一致を解消または低減する。矯正光学素子の作成は、眼鏡、サングラス、およびコンタクトレンズを含む、眼に着用する任意の形態であってもよい。

光学ガラスまたはプラスチックは、厚さ２ｍｍで直径が６８ｍｍの、眼鏡またはサングラス作成用の基板であってもよい。これらの染料の濃度は、染料を注入した光学基板の場合、１マイクロモルから９０マイクロモルまでの範囲にある。

図２４に示した透過特性スペクトル２４２０を有するこの素子について、表１０にまとめたＣＰＩはＣＩＥ ＬＵＶ色空間を用いて評価される。これらの染料は、浸漬、高速回転、噴霧、または蒸着などの周知の配合／成形または被覆処理を用いて、光学基材に注入するか、または基板表面に被覆してもよい。この光学素子の透過スペクトルは、スペクトル２４２０と実質的に一致する薄膜コーティングを用いて作製され、光学基板上にコーティング／被膜させてもよい。ＹＣＶおよび様々な光源を用いて、正常な観察者についてＹＣＶの矯正を達成してもよい。この光学素子は、明度変動を６未満に、ＷＰ色相が中間色に維持されるように、ＷＰＳ範囲を０.００２（認識不可能な彩度）未満に、制限した状態で、矯正された色覚のメタメリズムを抑制する。この光学機器は、暗い明度で、青のＷＰ／色合いのサングラス、または光学素子である。この素子は、明度変動を５未満に、ＷＰ色相が青色に維持されるように、ＷＰＳ範囲を０．０１５未満（平均ＷＰＳの１３.６％に相当する）に、制限した状態でメタメリズムを抑制する。

表１０は、図２４に示した透過特性を有する光学素子についての比色性能を表す。

表１０：光学素子の比色性能を図２４に示す透過特性と一体化した表

図２６は、本発明の構成について、透過率対波長のプロット２６００を示す。この構成では、天然の黄変水晶体または同様に黄変したＩＯＬの透過スペクトル２６１０は、少なくとも部分的にＹＣＶを矯正できる光学素子の透過スペクトル２６２０で矯正できる。プロット２６００は、３８０ｎｍと７８０ｎｍとの間に少なくとも二つの通過帯域を有するように作製された、光学素子の透過スペクトル２６２０を示す。曲線２６２０は、５６０ｎｍと６１０ｎｍとの間で１％の最小透過率制約を示し、３８０ｎｍと５１０ｎｍ（２６３０）との間または６２０ｎｍと７８０ｎｍ（２６４０）との間でピーク透過率値を有する。６３９ｎｍ（２６５０）および６６４ｎｍ（２６６０）でピーク吸収を有する双ピーク吸収染料を、５８２ｎｍ（２６７０）でピーク吸収を有する一つの染料と共に使用する。この光学素子の青色または寒色のＷＰ（色合い）は、透過スペクトルの一連の通過帯域および阻止帯域とあわせて、両者がＹＣＶのＷＰを部分的に矯正し、および／または、この光学素子を着用後にＹＣＶの観察者が見た各色と、正常な色覚の別の観察者が見た各色との間の不一致を低減する。矯正光学素子の作成は、眼鏡、サングラス、およびコンタクトレンズを含む、眼に着用する任意の形態であってもよい。

光学ガラスまたはプラスチックを、眼鏡またはサングラスを作成する光学基板として使用してもよい。基板の厚さは２ｍｍで直径は６８ｍｍとしてもよい。これらの染料の濃度は、樹脂を成形し配合するために染料を注入した光学基板の場合、０.１マイクロモルから７０マイクロモルまでの範囲にある。

図２６の透過率曲線（２６２０）を示す光学素子について、表１１にまとめたＣＰＩはＣＩＥ ＬＵＶ色空間を用いて評価してもよい。これらの染料は、浸漬、高速回転、噴霧、または蒸着などの周知の被膜処理を用いて、基板表面上に被膜してもよい。この光学素子の透過スペクトルは、曲線２６２０の透過スペクトルを提供するために薄膜層を使用して作製してもよい。ＹＣＶおよび様々な光源を用いて、屋内および屋外の両方で使用するために視界および光学素子自体の高い明度を維持しながら、見えるものの黄色度を減少させることによって、ＹＣＶの部分的な矯正を達成する。この光学素子は、明度変動を５未満に、ＷＰ色相が淡い黄色に維持されるように、ＷＰＳ範囲を０.０２２未満に、制限した状態で、部分的に矯正された色覚のメタメリズムを抑制する。ＣＩＥ Ｆ２光源が評価から除外される場合、ＷＰＳ範囲は０.００９未満である。なぜなら、ＷＰＳ自体が、部分的に矯正される解決策については０.００８に過ぎないからである。この光学素子は、青いＷＰ／色合いを有してもよい。この光学素子は、明度変動を５未満に、ＷＰ色相が青色に維持されるように、ＷＰＳ範囲を０.０１６未満（平均ＷＰＳの２６％に相当する）に、制限した状態でメタメリズムを抑制してもよい。

表１１は、図２６に示した透過特性を有する光学素子についての比色性能を表す。

表１１：光学素子の比色性能を図２６に示す透過特性と一体化した表

干渉ベースの層状薄膜層を用いて、本明細書で説明する透過スペクトルを作製してもよい。干渉ベースの層状層は、薄膜層および多層被膜層と称される場合が多い。本明細書では、「薄膜層」を使用して、これらの干渉ベースの層状薄膜層と、干渉ベースの層状薄膜層を指す他の手法と、を指す。このような薄膜層には、反射防止層、二色性フィルタ、および通過帯域フィルタを含めてもよい。

薄膜コーティングは、高屈折率材料と低屈折率材料との交互層からなるものや、層ごとに可変の光学的および／または物理的厚さを有するものや、一つの層内に薄膜上の位置の距離関数として配置されるものなどの、広範な可能性を網羅する様々な幾何学的設計が考えられる。例えば、線形可変フィルタ（ＬＶＦ）は、線形距離寸法の関数として、薄膜層の一つ以上の層において直線的に変化する光学的厚さを有する。薄膜層を基にしたＲＶＦは、色強調、ＣＶＤ矯正、およびＹＣＶ矯正を行うために、一つ以上の層の光学的または物理的厚さが少なくとも一つの中心からの径方向距離寸法の関数である光学素子を定義してもよい。

薄膜層の既存の設計では、０°からの入射角（ＡＯＩ）が増加しても安定しているわけではない。具体的には、ＡＯＩが増加するにつれて、透過スペクトル特性はより短い波長にシフトする。この現象は青方シフトとして知られている。例えば、０°ＡＯＩで６００ｎｍを中心とする通過帯域を有する帯域通過フィルタは、より高いＡＯＩでは通過帯域中心が６００ｎｍ未満へシフトするのを経験するかもしれない。

複数の薄膜層を眼鏡類に適用する際、光学素子は着用者の目の前に固定されると考えられる。着用時のレンズ・目の配置に起因して、ＡＯＩは光学素子の曲率に大きく依存する。 例えば、図２７に示すように、眼２７３０に対するレンズ（光学素子１ ２７１０および光学素子２ ２７２０）の配置が描かれている。図２７には、眼鏡類などの光学素子に対して実質的に固定位置の光学受信機としての眼２７３０（または別の受信機）が描かれ、光学素子１ ２７１０および光学素子２ ２７２０は別々に素子形状の例としての役割を果たす。光学素子１ ２７１０の場合、ＡＯＩは、平坦または比較的平坦な素子形状に沿って移動するので、０°から６０°超までの範囲にある。光学素子２ ２７２０の場合、ＡＯＩは、はるかに湾曲した素子形状に沿って移動するので、０°または実質的に０°にずっと近いままである。湾曲した素子形状にしてＡＯＩを減少させるのは、可変ＡＯＩによる比色およびスペクトル性能シフトを抑制する一つの方法である。

青方シフトをゼロまたはゼロに近い値に維持するには、光学素子２７１０、２７２０上の位置でＡＯＩを０°に近い値にする。この結果を達成するために、光学素子２７１０、２７２０の曲率半径（ＲＯＣ）は、眼２７３０から眼鏡類の観察位置までの実際の半径方向距離とする。光学素子２７１０、２７２０のＲＯＣが処方から逸脱すると、ゼロでないＡＯＩが結果として得られる。このゼロでないＡＯＩによって青方シフトが発生する。ＡＯＩの０°からの差分は、中心が眼２７３０である光学素子２７１０、２７２０のＲＯＣを増減させることによって小さくできる。しかしながら、青方シフトが例えば１５ｎｍ未満のように比較的小さければ、装着者は、光学素子２７１０、２７２０のＣＰＩのわずかに逸脱した性能にほとんど気付かないか、気付いたとしても許容できる場合が多い。

多くの場合、外観的、形状的、および／または性能上の理由で、球面湾曲レンズのＲＯＣが小さいのは望ましくない。ＲＶＦを使用して、光学素子の着用者の観点から、広範囲のＡＯＩに亘って光学素子のＣＰＩの同様の性能を実質的に維持してもよい。

ＲＶＦを、光学素子の視中心からの径方向距離の関数として各薄膜層の光学的または物理的厚さを変えることによって作成し、ＡＯＩ変動に起因するＣＰＩの性能偏差を実質的に補償してもよい。図２８は、ＲＶＦ２８００を有する光学素子の上から見た断面図を示す。眼２８１０（または別の受信機）は、眼鏡類などの、ＲＶＦ２８００を有する光学素子に対して実質的に固定位置の光学受信機である。ＲＶＦ２８２０全体を基板２８３０上にコーティングしてもよい。ＲＶＦ２８２０は、薄膜層としての使用に適した一つ以上の材料層（例えば、層１ ２８２４から層ｎ ２８２８まで）を含んでもよい。薄膜層の一例である層ｉ ２８５０は、径方向可変の厚さを示すためにｙ寸法が誇張されている。ｘは、薄膜層２８７０の視中心からの径方向距離２８６０であり、ｙは、層ｉ２８５０のｘ ２８６０における光学的または物理的厚さ２８８０である。一例として、例えば、ｘ ２８６０がミリメートル単位でｙ ２８８０が数百ナノメートル単位であるなど、ｘ ２８６０はｙ ２８８０よりはるかに大きくてもよい。こうすれば、事実上、ｄｙ／ｄｘ?０、すなわち、ｘ ２８６０に対するｙ ２８８０の傾きは非常に小さい。その結果、ＲＶＦの任意の層上のＡＯＩは、基板２８３０上のＡＯＩとほぼ等しい。 図示していないが、基板２８３０は平坦な形状を含む任意の曲面形状としてもよい。

図２９は、視中心からの径方向距離ｘ ２９２０の関数としての、ＲＶＦの層ｉの光学的または物理的厚さであるｙ ２９１０を示すために分解図示した光学素子２９００を上から見た断面図であって、ｙｏ ２９３０は、光学素子２９００の視中心における、ＲＶＦの層ｉの光学的または物理的厚さである。ｙ ２９１０およびｙｏ ２９３０は、ＲＶＦ上の各点での厚さ（図２９では誇張されている）であり、ＲＶＦ全体、つまり、単一の層だけでなく複数のＲＶＦ層を組み合わせたものの厚さであってもよい。視中心は、眼２９４０または他の固定位置光受信機の位置に合わせてもよい。ＲＶＦは、最上層２９５０と最下層２９６０と（両方とも陰影を付けてある）の間に配置してもよい。これら二つの層２９５０、２９６０は、例えば、傷防止層と基板など、任意の目的のための任意の材料であってもよい。また、これら二つの層２９５０、２９６０は、任意の種類の先行層および後続層であってもよい。追加の距離変数としては、概念的な非屈折入射光線と眼２９４０との間の仮想距離を表すＤ ２９７０、光学素子２９００と眼２９４０との間の距離を表すＥ ２９８０、先行層２９５０の平均の厚さを表すｄ_ｓ１ ２９９０、および後続層２９６０の平均の厚さを表すｄ_ｓ２２９９５が含まれる。屈折率（ＲＩ）は、ｎｉ（外部環境）、ｎ_ｓｉ（先行層２９５０）、ｎ_Ｓ２（後続層２９６０）、およびｎ_ｔ（ＲＶＦ層または層間の平均または全ＲＶＦの平均）である。光学角は、θ１（ＡＯＩ）、θ２（先行層の屈折光線角）、およびθ３（後続層の屈折光線角）である。

図２９の光学系の構成では、寸法パラメータおよび光学パラメータは複数のＲＶＦ層の合計に相当する。少なくとも一つの薄膜層の厚さｙは、式２３で定義される。
［数式２３］

ここで、ｘはθ１（ＡＯＩ）の関数であり、したがってｙおよびｘはＡＯＩのパラメトリック関数である。はるかに大きなレベルの距離寸法が存在する場合、ｙは、式的に都合が良ければ、精度を犠牲にすることなく無視できる。式２３は式２４に帰着する。
［数式２４］

である。

ｙは、ｘの増加につれて単調に減少させずに、眼鏡類のような光学素子にとって増加するＡＯＩに起因する、ＣＰＩの性能ずれを減少させるか影響をなくすようにしてもよい。また、ｙは、ｘの特定の値を除いて、ｘの増加につれて一般的に減少させずに、光学素子にとって増加するＡＯＩに起因する、ＣＰＩの性能ずれを減少させるか影響をなくすようにしてもよい。

コンピュータシステムを用いて、一つ以上のＲＶＦ薄膜層の光学的または物理的な厚さｙが、ｘの特定の値を除いて、ｘの増加につれて単調に減少しないかまたは概ね減少しないかどうかを決定するために使用する薄膜の透過スペクトルを計算することによって、光学素子にとって増加するＡＯＩに起因する、ＣＰＩの性能ずれを減少させるか影響をなくすようにしてもよい。

図３０は、本明細書で説明する光学素子について、視中心からの径方向距離の関数としての、ＲＶＦの一つ以上の層の光学的または物理的な厚さプロファイル３０００の一例を示している。ＲＶＦ層には、ＺｎＳとクリオライトの交互層を含めてもよい。一例では、合計７つの層を利用してもよい。解析的設計では、ＺｎＳ３０３０およびクリオライト３０２０の両方について、径方向距離が増加するにつれて層の厚さも単調に増加し、増加するＡＯＩに起因するＣＰＩ性能ずれを減少させるか影響をなくすようにすることが必要になる。ＺｎＳ ３０４０の方がより高い屈折率（ＲＩ）を有するので、その厚さは、より低いＲＩを有するクリオライト ３０１０の厚さよりも概して遅い速度で増加してもよい。ＺｎＳおよびクリオライトの両方について、径方向距離が増加するにつれて、層厚が減少しないが必ずしも単調には増加しないことも含めて、増加するＡＯＩに起因するＣＰＩ性能ずれを減少させるか影響をなくすようにするという設計があってもよい。繰り返すが、ＺｎＳの方がより高い屈折率（ＲＩ）を有するので、その厚さもまた、より低いＲＩを有するクリオライトの厚さよりも概ね遅い速度で増加してもよい。一例では、光学素子基板の幾何学的表面曲率は、眼科用レンズへ適用する際にベースカーブとして８を有する曲率以下である。

図３１は、ＡＯＩに対する径方向距離のプロット３１００を示す。プロット３１００は、図２９でのＥ＝１．２ｃｍ、ｄ_ｓｉ＝ｄ_Ｓ２＝０の例を示しており、光学素子上の視中心からの径方向距離ｘとＡＯＩとの間の直接関係は、厳密に相関性のある増加となる。すなわち、径方向距離が増すにつれて、ＡＯＩも単調に増加する。光学素子上の視中心からの径方向距離ｘとＡＯＩとの間の関係は、概ね相関関係のある増加となる。すなわち、径方向距離が増すにつれて、ＡＯＩも、径方向距離測定値の特定の値を除いて、概ね増加する。

図３０はＲＶＦの物理的または光学的な厚さ比のＡＯＩに対する関係の四つの例を示し、図３１はＡＯＩと視中心からの径方向距離との関係の一つの例を示すので、これら二つの図に含まれる関係を用いて、物理的または光学的な厚さ比と、ＲＶＦまたはその任意の単一層または複数層の組合せについての視中心からの径方向距離と、の間の各関係を直接に決定できる。

ＲＶＦは、少なくとも二つの異なる薄膜材料からなる二つ以上の層で作られてもよい。ＲＶＦは、少なくとも二つの異なる薄膜材料からなる二つ以上の交互層で作られてもよい。図３２は、様々なＡＯＩでの、７層構造のＲＶＦの透過スペクトル３２００を描いたものである。０°ＡＯＩ（３２１０）、２０°ＡＯＩ（３２２０）、４０°ＡＯＩ（３２３０）、および６０°ＡＯＩ（３２４０）での透過スペクトル３２００が示されている。例えば ＺｎＳおよびＴｉＯ_２などの高ＲＩ材料と、例えばＳｉＯ_２およびクリオライトなどの低ＲＩ材料との交互層を使用して、各層の物理的厚さが８０ｎｍ〜１４００ｎｍの間である光学素子を製作する。ＡＯＩの増加による透過スペクトルの青方シフトは、光学的または物理的な厚さデータが図３０に提示されたものと実質的に同一であるＲＶＦをこのように作成することによって実質的に減少または排除することができる。

図３３は、ＲＶＦの作成に対して達成された色域３３００を示す。色域３３００は、赤、緑、青、黄色および派生色にとっての代表的なマンセル色によって囲まれた実質的に不変の色域であり、複数のＡＯＩに亘って実質的に不変の白色点である。内側の色域はパステルカラーで構成され、外側の色域は飽和色で構成されている。例示したＲＶＦは、合計１５層のＴｉＯ ２とＳｉＯ ２の交互層から成る。すべてのＴｉＯ ２層は、物理的厚さが１５０ｎｍと１４５０ｎｍとの間であり、すべてのＳｉＯ ２層は、厚さが１００ｎｍと１３４０ｎｍとの間である。光学的または物理的な厚さデータは、特定の径方向距離測定値に対応する層厚が実質的に一定となる、４０°超の特定ＡＯＩを除き、一般に、光学素子の視中心から径方向距離が増すにつれて増加する。平均して、ＳｉＯ２の光学的または物理的な厚さデータは、ＡＯＩが１０°増すごとに１％〜３０％の割合で大きくなる。ＴｉＯ２の厚さデータは、ＡＯＩが１０°増すごとに０.２％〜２０％の割合で大きくなる。

色覚障害に関しては、２.５ｙｒ ５／４、７.５ｒ ５／４、２.５ｒ ５／４、５ｒｐ ５／４、１０ｐ ５／４、１０ｙｒ ５／４、１０ｒ ５／４、１０ｒｐ ５／４のマンセル色の一つ以上を含む赤色セットと、５ｂｇ ５／４、１０ｇ ５／４、５ｇ ５／４、１０ｇｙ ５／４、５ｇｙ ５／４、１０ｂｇ ５４のマンセル色の一つ以上を含む緑色のセットと、５ｂ ５４、１０ｂｇ ５／４、５ｂｇ ５／４、５ｐ ５／４、１０ｂ ５／４、１０ｐ ５／４、１０ｐｂ ５／４のマンセル色の一つ以上を含む青色セットと、１０ｇｙ ５／４、５ｇｙ ５／４、５ｙ ５／４、１０ｙｒ ５／４、２.５ｙｒ ５／４、１０ｙ ５／４、１０ｙｒ ５／４のマンセル色の一つ以上を含む黄色セットと、が記されている。 赤・緑の色分離は、赤色セット内の任意の一つ以上の色と、緑色セット内の任意の一つ以上の色と、を使用して評価してもよい。青・黄の色分離は、青色セット内の任意の一つ以上の色と、黄色セット内の任意の一つ以上の色と、を使用して評価してもよい。

１９７６ ＣＩＥ ＬＵＶ色空間および本文中に記された式を使用し、ＣＩＥ Ｄ５５、Ｄ６５、またはＤ７５光源のいずれか二つの単体光源もしくはこれらの任意の混合光源について、（ＣＩＥＤ６５の光源だけで照らした場合の）６５を下回る明度を有する光学素子の場合、矯正されるか色強調された色覚の赤・緑の色分離は、正常者、２型色覚者および／または１型色覚者にとって、１０％であるか、または矯正なしか色強調なしの色覚の色分離を上回り、矯正されるか色強調された色覚の青・黄の色分離は、正常者、２型色覚者および／または１型色覚者にとって、２％であるか、または矯正なしか色強調なしの色覚の色分離を上回り、光学素子の白色点シフトは、正常者、２型色覚者および／または１型色覚者にとって、中間色の０.３５以内である。

１９７６ ＣＩＥ ＬＵＶ色空間および本文中に記された式を使用し、ＣＩＥ Ｄ５５、Ｄ６５、Ｄ７５，Ｆ２，Ｆ７，Ｆ１１、またはＬシリーズＬＥＤ光源のいずれか二つの単体光源もしくはこれらの任意の混合光源について、（ＣＩＥＤ６５の光源だけで照らした場合の）６５またはそれ以上の明度を有する光学素子の場合、矯正されるか色強調された色覚の赤・緑の色分離は、正常者、２型色覚者および／または１型色覚者にとって、４％であるか、または矯正なしか色強調なしの色覚の色分離を上回り、矯正されるか色強調された色覚の青・黄の色分離は、正常者、２型色覚者および／または１型色覚者にとって、２％であるか、または矯正なしか色強調なしの色覚の色分離を上回り、光学素子の白色点シフトは、正常者、２型色覚者および／または１型色覚者について、中間色の０.３０以内である。

１９７６ ＣＩＥ ＬＵＶ色空間および本文中に記された式を使用し、ＣＩＥ Ｄ５５、Ｄ６５、Ｄ７５，Ｆ２，Ｆ７，Ｆ１１、またはＬシリーズＬＥＤ光源のいずれかの単体光源もしくはこれらの任意の混合光源について、光学素子を使用した観察者の黄色の色覚の白色点シフトは、光学素子を使用しない場合よりも小さくなる。

例えば眼科用レンズ、サングラス、およびコンタクトなどのウェアラブル光学素子について、光学素子の白色点は、、青、シアン、緑、または紫の色相である場合が多く、白色点シフトは、素子の着用者の視点から見ると少なくとも０.００１である。

光学素子は、５００ｎｍと６５０ｎｍとの間の光を吸収し、反射し、および／または散乱させる。このようなスペクトル特性は、眼内レンズ（ＩＯＬ）や他の眼内移植物体の中または上に、その物体の黄色度を低下させる比色効果として、設計・作製してもよい。

径方向可変フィルタは、干渉薄膜層の少なくとも一つの材料層の光学的厚さが、材料層上の少なくとも一つの中心から始まって、径方向に変化する光学素子を含むものとして説明してある。この光学素子内の少なくとも一つの材料層について、入射角（ＡＯＩ）が２０°と８５°との間にある少なくとも一つの位置の光学的または物理的な厚さは、ＡＯＩが０°と１９.９９°との間にある少なくとも一つの位置の光学的または物理的な厚さよりも大きい。この光学素子の明度は、ＣＩＥ Ｄ５５、Ｄ６５、Ｄ７５、Ｆ２、Ｆ７、Ｆ１１、またはＬシリーズＬＥＤ、またはこれらの光源の任意の混合物を用いて評価した場合、５と９５との間である。

一般に、本明細書で説明する光学素子は、５７５ｎｍから５８５ｎｍまでの間で０.５％の最小透過率と、３８０ｎｍと７８０ｎｍとの間に実質的に中心がある一つ以上の阻止帯域を提供し、この阻止帯域は、５５０ｎｍと６０５ｎｍとの間に実質的に中心がある少なく一つの阻止帯域、４５０ｎｍと５０５ｎｍとの間に実質的に中心がある少なくとも一つの追加の阻止帯域、および／または４００ｎｍと４４９ｎｍとの間に実質的に中心がある少なくとも一つの追加の阻止帯域である。２型色覚異常については、（ＣＭＦ ｘによってモデル化されたと同じ）ＣＩＥ １９３１ ２°標準観測者の場合よりも少なくとも１ｎｍだけ長い波長へのＭ錐体感受性のピークシフトを用いて評価してもよい。１型色覚異常については、（ＣＭＦ ｙによってモデル化されたと同じ）ＣＩＥ １９３１ ２°標準観測者の場合よりも少なくとも１ｎｍだけ短い波長へのＬ錐体感受性のピークシフトを用いて評価してもよい。

ＣＩＥ Ｄ ５５、Ｄ ６５、Ｄ ７５、Ｆ ２、Ｆ７、Ｆ１１、またはＬシリーズのＬＥＤ光源のいずれか二つの単体光源、もしくはこれらの任意の混合光源の下で、光学素子を使用する前後で、赤色セットの少なくとも一色は、黄、オレンジ、赤、ピンク、または紫の暖色系色相を維持してもよいし、緑色セットの少なくとも一色は、緑、シアン、青、または紫色の寒色系色相を維持してもよい。

所望の透過スペクトルを有する光学素子の製作方法には、着色剤を基板に注入すること、または着色剤を基板上に積層すること、および／または着色剤を基板上にコーティングすること、が含まれる。この基板は、総厚で０．１ｍｍと１０ｃｍとの間の厚さを有してもよい。

所望の透過スペクトルを有する光学素子の製作方法には、二つのフィルム材料からなり少なくとも一つの層が１５００ｎｍ未満の光学的または物理的な厚さを有する、少なくとも三つの薄膜層を有する薄膜を被膜することが含まれる。

眼および眼内移植物体の外側にあるものを含む光学素子のメタメリズム抑制は、列挙された光源のうち任意の二つを用いて評価した場合、白色点シフトの差が０.１未満であり、明度の差が３０未満であるという点に制約される。

以上、複数の特徴および複数の要素を特定の組合わせで説明してきたが、当業者は、各特徴または各要素が単独でまたは他の特徴および要素の有無にかかわらず任意の組合わせで使用できることを理解するであろう。また、本明細書で説明する方法は、コンピュータまたはプロセッサによる実行のためにコンピュータ可読媒体に組み込まれたコンピュータプログラム、ソフトウェア、またはファームウェアとして実施してもよい。コンピュータ可読媒体の例としては、（有線または無線の接続を介して送信される）電子信号およびコンピュータ可読記憶媒体が含まれる。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、これらに限らないが、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、内蔵ハードディスクおよびリムーバブルディスクなどの磁気媒体、光磁気媒体、およびＣＤ ? ＲＯＭディスクならびにデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などの光学媒体が含まれる。

Claims (20)

1. 人間の色覚を改善する光学素子であって、
   基板と、
   前記基板上に設けられた複数の薄膜層と、
   前記複数の薄膜層に塗布された複数の着色剤層と、を備え、
   前記複数の薄膜層は、各々がそれぞれ固有の屈折率を有する複数の選択した材料に基づいて薄膜固有反射スペクトルを生成する材料を含み、
   前記複数の着色剤層は少なくとも一つの着色剤を含んで、前記着色剤は選択した濃度によって決まる着色剤固有の吸収スペクトルに基づいて作成される
   ことを特徴とする光学素子。
2. 少なくとも二つの単体光源の下で、赤色セットは、黄、オレンジ、赤、ピンク、または紫の暖色系色相を維持し、緑色セットの少なくとも一色は、緑、シアン、青、または紫色の寒色系色相を維持する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
3. ＣＩＥ Ｄ ５５、Ｄ ６５、Ｄ ７５、Ｆ ２、Ｆ７、Ｆ１１、またはＬシリーズのＬＥＤ光源から選択した二つの光源で照射された場合、白色点シフトの差が０.１未満であり、明度の差が３０未満となるメタメリズム抑制を行う
   ことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
4. 赤・緑の色分離は、マンセル色２.５ＹＲ ５／４，７.５Ｒ ５／４、２.５Ｒ ５／４，５ＲＰ ５／４，１０Ｐ ５／４，１０ＹＲ ５／４，１０Ｒ ５／４、１０ＲＰ ５／４の一つ以上を含む赤色セット内の任意の一つ以上の色と、マンセル色５ＢＧ ５／４、１０Ｇ ５／４，５Ｇ ５／４，１０ＧＹ ５／４，５ＧＹ ５／４，１０ＢＧ ５／４の一つ以上を含む緑色セット内の任意の一つ以上の色と、を用いて評価し、マンセル色５Ｂ ５／４、１０ＢＧ ５／４，５ＢＧ ５／４，５Ｐ ５／４，１０Ｂ ５／４，１０Ｐ ５／４，１０ＰＢ ５／４の一つ以上を含む青色セット内の任意の一つ以上の色と、マンセル色１０ＧＹ ５／４，５ＧＹ ５／４，５Ｙ ５／４，１０ＹＲ ５／４，２.５ＹＲ ５／４，１０Ｙ ５／４，１０ＹＲ ５／４の一つ以上を含む黄色セット内の任意の一つ以上の色と、を用いて評価する
   ことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
5. 最小透過率は、５７５ｎｍから５８５ｎｍまでの間で０.５％である
   ことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
6. ５５０ｎｍと６０５ｎｍとの間に実質的に中心がある少なく一つの阻止帯域がある
   ことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
7. ４５０ｎｍと５０５ｎｍとの間に実質的に中心がある阻止帯域を含む
   ことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
8. ４００ｎｍと４４９ｎｍとの間に実質的に中心がある阻止帯域を含む
   ことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
9. ６５を下回る明度で、赤・緑の色分離を、矯正しない色覚の色分離よりも少なくとも１０％以上改善することができる
   ことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
10. ６５を下回る明度で、白色点シフトを、中間色の０.３５以内にできる
    ことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
11. ６５を上回る明度で、赤・緑の色分離を、矯正しない色覚の色分離よりも少なくとも４％以上高めることができる
    ことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
12. ６５を上回る明度で、白色点シフトを、中間色の０.３以内にできる
    ことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
13. 青・黄の色分離を、矯正しない色覚の色分離よりも少なくとも２％以上高めることができる
    ことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
14. 黄色の色覚の白色点シフトを、中間色の場合よりも小さくできる
    ことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
15. 前記基板上に設けられた前記複数の薄膜層は、径方向可変フィルタを含む
    ことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
16. 前記薄膜層の少なくとも一つの層の光学的厚さは、径方向に変化する
    ことを特徴とする、請求項１５に記載の光学素子。
17. 比色性能指標は、２型色覚異常については、ＣＩＥ １９３１ ２°標準観測者の場合よりも少なくとも１ｎｍだけ長い波長へのＭ錐体感受性のピークシフトを用いて評価し、１型色覚異常については、ＣＩＥ １９３１ ２°標準観測者の場合よりも少なくとも１ｎｍだけ短い波長へのＬ錐体感受性のピークシフトを用いて評価する
    ことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
18. 黄度を減らすために、５００ｎｍと６５０ｎｍとの間の光を、吸収するか、反射するか、分散させるか、の少なくとも一つを行うスペクトル特性を有する
    ことを特徴とする、請求項１に記載の光学素子。
19. 人の色覚を改善する光学素子を製作する方法であって、前記方法は、
    複数の着色剤を選択することによって着色剤固有の吸収スペクトルを作製し、選択した着色剤の各々ごとに複数の濃度を作り、前記着色剤を含む一つ以上の層を作成することと、
    各々が固有の屈折率を有する複数の材料を選択することによって薄膜に固有の反射率スペクトルを作製し、薄膜の層数を選択して、各薄膜層を作成することと、
    それぞれ作成された、前記着色剤を含む一つ以上の層と、前記薄膜層と、を備える光学素子を製作することと、を含む
    ことを特徴とする光学素子製作方法。
20. 選択した前記複数の着色剤を、前記光学素子の基板に注入すること、前記基板上に積層すること、前記基板上にコーティングすること、のうち一つを、さらに含む
    ことを特徴とする、請求項１９に記載の光学素子製作方法。

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