JP2022068285A - 人の視覚向上のためにスペクトル的に彫刻された多重狭帯域フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】色網膜の強化および視力の向上を提供するための確固たる方法および装置が必要である。【解決手段】ほとんどのタイプの色覚異常を矯正するために、誰にとっても色コントラスト視覚を誇張するために、かつ／または正常視力を超えて視力焦点を顕著に鮮鋭化するために、光をスペクトル的に成形するべく選択された鋭いターンオンおよびカットオフの勾配を有する１または複数の例外的に狭帯域の吸収色素により、強化された視覚が提供される。色素は、例えば、サングラス、処方および非処方の眼鏡、窓用薄膜、並びに、白熱灯、蛍光灯、およびＬＥＤ電球などの人工光源に組み込まれることにより、明所での色覚、メゾピック薄明色覚を改善し、また暗所での夜間視力もより鮮鋭とする。【選択図】図１４

Description

本願は、２０１６年７月２８日出願のロナルド・エス・エイスの米国暫定出願第６２／４９４，１０４の利益を主張し、そのフルカラーの開示全体がここに参照することにより包含され、その優先権が主張される。

この画期的な人間の視覚の発明は、部分的には、何億人もの色覚障害者に対してほとんどのタイプの色覚異常を広く矯正し； 特に、危険な車両用ハイウェイウィンドシールドの色覚異常を矯正し； 処方および非処方の眼鏡における色覚を向上させ；かつ、比類の無い、「完璧な２０／２０」よりも優れたサングラス視力を創出することさえできる方法および装置に関する。本発明はさらに、劇的に色強化された昼光屋内窓照明を同時にレンダリングしながら、薄膜で被覆された建築物窓を通した素晴らしい屋外眺望の誇張された全スペクトルカラー視覚に関する。両方の視力の効果は、驚くほど向上した気分と驚くほど高い労働力経済生産性をもたらす。本発明はさらに、屋内色覚異常照明を補正するために人工照明のユニークな屋内フィルタリング； 気分を向上させかつ労働力生産性を驚くほど向上させるための全スペクトルフィルタ人工光源の性能； デジタルカラーカメラおよびデジタルディスプレイの改善； およびより高い色コントラストのインクおよび塗料に関する。これらのことを達成するために、本発明は、稀でかつ例外的に狭帯域の角度不感受性吸収色素（染料）を組み合わせ上述した一連の先例のない目的および特徴を達成することを広く組み込んでいる。プロトタイプ色覚異常医療試験は、色覚異常に対する本発明の効果を証明した。

生来「完全２０／２０視力」を有する人、または、その視力が完璧な２０／２０視力に光学的に矯正された人でさえ、無意識のうちにスペクトルの赤と青の部分に２ジオプターのぼやけた色収差を受けている。分かり易く言えば、いわゆる完璧な２０／２０視力を持つ人は青色光の下で２ジオプター程度のぼやけ障害を受けており、それは標準的な視力検査表が、４００ｎｍの深青光のみで照射されたならば視られるものである。２ジオプターの青色のぼやけは、１１行の標準視力表の３番目のライン（～２０／８０視力）を読むことができないことに相当する。あらゆる人間に固有の、このような不可避の自然な色収差は、スペクトルのピーク緑黄部分において人間の視力を支配する、それ以外の、鋭く焦点のあった画像を取り囲むぼやけた色ハローとして現れる。眼科医は、ピーク緑黄スペクトル照明に基づいて彼らの白色光矯正処方を書くが、色収差に起因するぼやけた色ハローが鮮鋭な画像を常に取り巻き、そしてこれらが実際に人間の視力をいわゆる「完全２０／２０」視力に制限する。本発明の所与の実施形態は、普遍的な色歪みを克服することができる。

人間の視覚は、依然として深遠な驚異であり、研究者には部分的にしか理解されていない。精巧な眼の物理的光学系（レンズ）と５つの感光センサ（超高感度広帯域色覚異常桿体、遙かに低感度の赤、緑、青の錐体検知体、および神経節）が組み込まれており、その全てが中央の１つの視覚処理センターではなく、脳の多くの部分でさらに複雑な処理を行うために迷路のような電気信号を送信する。さらに、眼の幾つかの光検知体は、広範囲に異なるスペクトル閾値ターンオン感度を示す。色覚異常（グレースケール）桿体検知体は、錐体カラー受容体よりも何倍も高感度である；錐体検知体は、それら自体の閾値照明活性化および飽和限界を有する。言い換えると、非常に弱い白色光は、照度レベルが遙かに低い感度の錐体検知体を活性化し始めるのに十分となるまでは、白黒の完全に色覚異常の視覚視力を生じるのみである。しかし、桿体検知体がより明るい光で飽和すると、錐体色覚が支配的視力として始動する。それらの明るさレベルの照明を超えると、錐体も飽和し、そして色覚が区別できなくなり、さらには痛みを伴い、網膜を損傷する可能性がある。

色覚異常桿体視力と良好な色覚視力との間は、メゾピック視力（０．００１～３ｃｄｍ^－２）と呼ばれる領域である。例えば、暗灰色のサングラスレンズを曇りの日に装着しているときにメゾピック視力が頻繁に発生する。暗いグラスは、色のコントラストも損なう。より明るい日には、桿体検知体は飽和状態になり、錐体色覚視力が視力を支配し始める。さらに明るい日には、錐体が飽和し、色覚視力は区別できなくなり、痛みや損傷を与える。感光神経節検知体は、網膜を損傷および疼痛から保護しようと試み、目蓋および瞳孔の大きさを調節することに関与する。

雲の無い明るい屋外日光は、最適な色識別にはあまりにも強すぎ、そのような過剰な日光は、目蓋と瞳孔を最小としていてさえ、通常不快であり潜在的に有害である。これらの理由から、人類は、歴史と通して、多様な巧妙な手段を直感的に模索して、優れた色解像度とシャープな２０／２０画像集束のために高い光レベルの歪みと危険性をさらに制限した（例えば、エスキモーは、彼らの眼に到達する光を制限するためにスリットバイザーを発明した）が、全体的な普遍的な解決策はなく、同様の救済策は世界的に必要なままである。したがって、何十億もの人々が、過度で有害な明るい光への曝露を減らすために様々な種類のサングラスをかけている。

図２（表１）に示すように、５億人を超える人々が顕著な色覚異常を患っており、正しい色を区別できず、特に緑と赤の識別ができない。全人口（６億４千万人）が、様々なタイプの色覚異常を有し、その約６．８％（４億７千万人）が、表１に示され図３にグラフで示すように赤と緑の欠陥（３色型色覚）を有している。何億人ものトラックおよびバスの運転者の仕事、飛行機のパイロット、消防士、警官、および他の無数の色を要求する仕事は色覚障害者を雇用することができない。何百万人もの色覚障害者の車の運転者とその乗客は、特に背景の街灯の中で雨の日や夜に、衝突、怪我、そして死亡事故の非常に危険な信号交差点の危険に直面している。既存の交差点信号を全て改善することは実際的ではなく、色覚異常の問題の一部が是正できるだけである。低コストの色覚異常矯正が可能になったので、交差点での衝突を劇的に減少させながら、従来の信号機を維持することができる。

全ての人は、夜明け、夕暮れ、または非常に暗いサングラスをかけているときのように非常に低い照明条件下で、様々な程度の暗所視（桿体色覚異常）を被っている。そして文字通り誰もが無意識のうちに、非常に著しい色の青と赤のぼやけた人間のレンズ収差ハロー欠陥を被っており、そしてそれ故に、人間の網膜の２０／２０焦点能力を超える理論的な鋭さを享受することができない。

人間の眼を光による損傷から保護するために様々な装置が製造されてきた。先行技術のポラロイド（登録商標）フィルムは主に非常に明るい偏光反射光のみを減少させる。先行技術のフォトクロミック光学系は、本当に安全な視力のニーズに適合させるために、ゆっくりすぎる速度で約１，０００倍も自動的に暗くなったり明るくなったりする。暗い中性濃度（灰色）の鏡と吸収色素の日除け眼鏡は、錐体の色の識別を低下させる。スリットとピンホールのサングラスは視野を制限する。従来のサングラスはいずれも、人間のレンズの深刻な自然の色収差、純粋な（狭帯域）青色および純粋な赤色光照明条件下で非常に顕著になる深刻な劣化を顕著に克服することができない。大きな色収差は、裸眼の人間の眼のレンズを含む全ての単純なレンズにとって自然なことである。これは、全ての光学材料（ウォーターレンズを含む）が、青から赤へのスペクトルで屈折率の値に大きな変動を示すことによる。青色波長での屈折率は赤色波長よりはるかに大きい。したがって、青色波長の画像は網膜のかなり前方に集束し、赤色の画像は網膜の少し後方に集束する。これは、処方矯正保護眼鏡の有無にかかわらず、完璧な２０／２０の視力を持っていると認められる人々にも当てはまる。しかし、強い矯正（処方）眼鏡または強いコンタクトレンズを着用している人にとっては、色のぼやけはかなり悪化する可能性がある。

ほとんどの人が気づいておらず無視するこの深刻な色収差欠陥をよりよく理解するために、それぞれ１、２及び３ジオプターのぼやけた色覚がどのように見えるかを知るために図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃの表と比較して、図５の視力表を視てもらいたい。図５の白黒の視力表により混乱してはならない。視力表が純粋に深青色波長光（白色光ではない）のみによって照射されるとき、２ジオプターの列（図５Ｂ－２０／８０視力）は、「通常の」２０／２０視力をもつ誰もが、青色光で経験するであろうが通常は無視している色歪みを示している。そのぼやけた青色の色覚は、鮮鋭な２０／２０緑黄視力と組み合わされたときでさえ、全ての人の正味の視力の鋭さを劣化させている。赤色歪みは、スペクトルの赤色部分においては青色部分のように顕著に現れていないだけで、類似のハローぼやけ効果をする。上述したように、ぼやけた色収差は全ての人に存在しており、それはほとんど全ての人を２０／２０視力に制限している。人間の眼は、約５５０ｎｍ（青色光でも赤色光でもない）を中心とする正しい狭帯域白黒照射の下で色収差が排除された場合、２０／１５（図５の９行目）の視力よりも、または２０／１０（図５の１１行目）の視力よりも良くなることができる。それは偶然にも眼のピーク感度スペクトル領域である。

一般的な先行技術の「広帯域」黄緑色色素フィルタは、脳内に１つの黄緑波長として「現れる」が、黄緑波長光の１つの狭い帯域では「ない」光を透過することに留意することは有用である。通常の広帯域の従来のカラー色素フィルタは、実際に緑と赤の広い帯域を通過可能とし、そしてこのような従来の広帯域フィルタリング方法は、最大の視力の鋭さをレンダリングすることができず、これらの従来の広帯域緑黄色フィルタでは深赤色ぼやけがなお発生するからである。このようなスペクトル光学系の完全な理解は、通常、一般的な検眼や眼科学の範囲を超えている。それにも拘わらず、これらの微妙なスペクトル視力障害の全ては非常に現実的であり、そして本発明によって劇的に改善され得る。

本発明者が１９８０年代に作製した多層干渉コーティングを含む利用可能な先行技術は、青、緑及び赤の波長の狭帯域の透過を劇的に向上させ、そして色覚異常の人々を喜ばせるだけでなく、鮮やかなテクニカラーの暗いサングラスを装着する全ての人を魅了したであろう。しかしながら、１９８０年代の真空コーティング技術は非常に繊細すぎて、そのようなレンズは過酷な磨耗に耐えることができなかったので放棄され、そして、それらは、何十年も前に色覚異常の問題を解決しようとしているにも拘わらず、眼科ラボおよび眼鏡小売り業者によりなお一般的に採用されている通常の１００℃のファッション用およびサングラス用の着色バス(tint bath)暴露の熱膨張試験中に激しく割れた。

積層された色強化干渉レンズは、Ｅｎｃｈｒｏｍａにより紹介され、特許文献１に、現在は特許文献２に記載されている。これらのレンズは、干渉「ノッチフィルタリング」と呼ばれる光学プロセスを生成するために、２枚の低透過偏光フィルムを含む７枚の積層を採用している。しかしながら、それらは熱応力を被り、大きい規模または大きい物理的サイズの窓の薄膜用途には適切でなく、光の入射角に対して色透過感受性である（すなわち、それらは光の入射角により色が変わる）。それらは繊細で法外に高価であるが、それらは、本発明者が多層干渉真空コーティングを用いて何十年も前にしたことと同様に、多くの色覚障害者に色覚を回復させる一例として役立つ。色消しレンズの性能は、それらの干渉ラミネートがある場合とない場合のカラー復元画像を示す図６と図７に写真で示されている。Ｅｎｃｈｒｏｍａレンズの性能は、それらの干渉積層がある場合とない場合のカラー復元画像を示す図６および図７に写真で示されている。

先行技術のＥｎｃｈｒｏｍａ色覚異常積層薄膜レンズをよく理解するために、図８Ａは、５０ｎｍ幅の青緑帯域（４７０ｎｍ～５２０ｎｍ）及び７０ｎｍ幅の黄赤帯域（５６０ｎｍ～６３０ｎｍ）を遮断するように構成されているが、望ましくないことに光入射角によって色が変化する特許文献２に示された干渉帯域パス「ノッチフィルタ」概念を示す。図８Ａ及び図８Ｂの正味の光透過は、極めて低い。なぜなら、２つの偏光膜がその先行技術のフィルタにより必要とされ、それは入射光の８５％まで（正味１５％の透過）を吸収し（そして無駄にし）、低い光レベルの屋内用途では極めて不適切だからである。極めて低い透過の問題以外に、そして光入射角によりシフトする透過波長、及び、極めて高コストの問題を含む幾つかの他の欠点以外に、このような繊細な積層光学系は、ほぼ沸騰した水温の着色バスでファッション用着色された場合、高い熱応力のリスクがある。図８Ａは、先行技術の特許出願から抽出され、そして図８Ｂは、理想化された先行技術のノッチフィルタの目的であり、いかにして先行技術の５８０ｎｍ（そしてより好適には５６０ｎｍ）に位置する「ノッチ」が色覚異常を支援できるかを示している。４００ｎｍと４９０ｎｍにある２つの追加の人為的な「ノッチ」は、緑－赤の色覚異常をほとんど矯正しない。

米国特許出願公開第２００４０１１４２４２号公報 米国特許第７１０６５０９号明細書

当該技術分野では、色網膜の強化および視力の向上を提供するための確固たる方法および装置が必要であることが認識されている。

概要として、本明細書に記載の発明は、基材と、基材上または基材内の少なくとも１つの例外的に狭帯域の吸収色素とを有する視力向上光学装置に関し、色素は、ピーク吸収波長を有すると共に、鋭いターンオンおよびカットオフのスペクトル勾配を有することにより、透過光または反射光をスペクトル的に彫刻（成形）し、ピーク吸収波長と帯域幅を有する少なくとも１つの色素が、色覚異常を緩和し、色コントラスト視覚を向上させ、透過光または反射光を選択的にノッチ減衰させ、かつ／または視力焦点を鮮鋭とする。好適な狭帯域色素の一つは、５６０ｎｍまたはその近傍を中心とするピーク吸収波長を有し、約２０～６０ｎｍの帯域幅を有する吸収帯を生成する。本発明の所与の実施形態では、基材が光学的に実質的に透明であり、眼鏡用のレンズ、コンタクトレンズ、または光源と視認者の間に介在する薄膜とすることができ、薄膜は、例えば自然光源用の窓シェード及び、白熱灯、蛍光灯およびＬＥＤランプ等の人工光源用のカバーリングを含む。他の実施形態では、基材が、光学的に実質的に不透明であり、そして基材が光センサ、塗料、インクまたは写真である。

本発明の別の態様は、基材を設け、その基材上または基材内に幾つかの狭帯域吸収色素を組み込むことを含む、視力の鋭さを向上させるための方法に関する。狭帯域の組合せは、透過光を段階的にスペクトル彫刻して、５２０ｎｍまたはその近傍に中心があるピーク透過波長を有する１つの透過光帯域のみをもたらし、２０／２０よりはるかに優れた視力焦点を著しく鮮鋭化する。この実施形態では、それぞれ選択されたピーク波長および狭帯域吸収特性を有する複数の色素が提供され、それらの色素は基材上または内部で組み合わされて、基材に対してスペクトル彫刻された狭い透過帯域特性を提供する。この方法は、いくつかの実施形態では、狭帯域透過光学特性を得るために選択された色素を吸収することができる光学的に透明な眼鏡レンズ、コンタクトレンズ、または薄膜から基材を選択することを含む。他の実施形態では、基材上または基材内に少なくとも１つの例外的に狭い帯域の吸収色素を組み込むステップは、段階的かつ柔軟に所望の透過特性を彫刻するために異なる波長で異常に鋭いカットオンおよびカットオフ吸収勾配を示す選択された狭帯域吸収色素の組み合わせを組み込むことを含み、その透過特性は、３帯域光学系と呼ばれる、青色＋緑色＋赤色の透過帯域における同時の狭い透過帯域のような、多重狭帯域透過帯域である。さらに別の実施形態は、１つの広帯域長波長の鋭いカットオフ色素および１つの広帯域短波長の鋭いカットオン色素を組み込んで、約５５０ｎｍを中心とする１つの狭い透過帯域を生成し、極めて色収差のない視覚を生成することを含む。

概して、本発明は、観察者の網膜に光が到達する前に、透過可視光スペクトルを段階的に彫刻するために、少なくとも１つ、好ましくはいくつかの狭帯域吸収色素を基材上または基材に組み込んだ基材を提供することによってこれらの多様なニーズを満たす。各色素は、透過光をスペクトル的に彫刻して基材の所望の透過または反射特性を生じさせてほとんどのタイプの色覚異常を矯正し、誰にとっても色コントラストを誇張して、選択的に透過光をノッチ減衰させ、および／または視覚焦点を著しく鮮鋭化するために、選択された波長において鋭いターンオンおよびカットオフスペクトル勾配を有する。本明細書で論じるように、狭帯域吸収色素は、本明細書で「例外的に狭い帯域」と呼ばれることがある狭いスペクトル帯域にわたって光の強い吸収を示す色素であり、添付の図面に示されるように、典型的にはその選択された吸収ピークの半分で約２０～６０ナノメートル未満の幅である。他の何百万もの通常の広帯域吸収色素の中に、わずか数十個のそのような例外的に狭い帯域の吸収色素が存在する。色素による狭帯域透過は存在せず、したがって、狭い透過帯域は段階的に彫刻する必要がある。本発明によれば、単一の狭帯域色素で赤－緑の色覚異常の所望の視覚的補償を達成するのに十分であり得るが、他の場合には、ほとんどの波長で同じように狭い透過帯域を生成し、または彫刻するために複数の狭帯域吸収色素を組み合わせることによって視覚的鋭さの向上を得ることができる。後者の場合、例えば、各々が異なる選択されたピーク吸収波長を有する複数の狭帯域吸収色素を、基材内または基材上で組み合わせて複数の異なる波長帯の入射光を吸収するが、光の透過が望まれる選択された波長帯の色素を省くことができる。これは、波長の吸収連続体に「透過ノッチ」を生成し、それによって選択された狭帯域のみにおいて光透過を可能にする。必要に応じて、複数の狭帯域透過ノッチを設けて、基材に対する所望の透過特性の彫刻を可能にすることができることが理解されるだろう。同様に、間隔をあけたピーク波長または間隔をあけた帯域の複数の吸収色素を選択して、透過光または反射光に複数の吸収ノッチを設けることができる。

本発明の一実施形態では、視覚を向上させるための装置は、眼鏡を必要としない、独自の色覚異常矯正照明を提供するための彫刻波長特性を有する白熱灯、蛍光灯、またはＬＥＤ光源、またはランプを含む。そのような装置は、例えば独自の色覚異常矯正人工白熱光、蛍光灯、およびＬＥＤ電球を創出するために、一般的な広帯域光源をフィルタリングすること、すなわち選択された狭いスペクトル透過帯域を有するフィルタリングされた光出力を生成するべく、組み合わせて選択された複数の狭帯域吸収フィルタを有するランプをフィルタリングすることを含むことができる。そのような装置から放出された光は、向上した明順応の色覚、メゾピック薄明色覚、およびより鮮鋭な暗順応の夜視力も提供する。予想外に向上した視力（色覚異常治療を含む）およびより活発な通常の色覚を提供する選択された出力波長帯域を生成するために、多数の例外的に狭い帯域の吸収色素を組み合わせる、または彫刻することができる。他の実施形態では、本発明の狭帯域インクを白紙上に堆積させる場合、または先行技術の塗料によっては以前には知覚されなかった、より鮮明な高コントラスト単色をレンダリングするために任意の波長の単色狭帯域カラー塗料を白色表面に塗る場合、同様の驚くほど鮮やかな色コントラストを生じることができる。特に最大の比較コントラストにするために互いに隣接して塗装されている場合に生じる。そしてもちろん、以前には紙、ポスター、及び高速道路の看板では知覚されなかった狭帯域マトリックスのドットプリント画像を白地に印刷して、鮮明で高コントラストの画像をレンダリングすることもできる。

処方用眼鏡および非処方用眼鏡のための本発明の好ましい単一狭帯域透過の実施形態では、すべての人間の眼のレンズに共通の自然に発生する重度の青および赤の色にじみの欠陥を完全に排除することによって、完璧な２０／２０視力の鮮明さがさらに改善される。本発明の方法および装置によって、有彩色ハローぼやけが完全に除去されると、２０／２０超の超鮮明な明順応錐体視力および暗順応桿体視力が生じ、そして標準視力表の１０行目および１１行目（２０／１３及び２０／１０視力）さえも読むことができる。先行技術の装置は、入射光角度の欠陥等の幾つかの非常に望ましくない光学的副作用を生じることなくこのような非常に狭帯域透過光学系を生成することはできない。これは本明細書に記載される。色と何千もの色相と明るさのレベルの脳視覚処理は、現実の重要性と感覚の階層を確立する。色覚を高めることによって、静的および動的な運動深度知覚さえも改善される。この深遠な脳の迷路と気分の複雑さはどちらも可倒的で欺瞞的であり、それらはすべて本発明によって大幅に改善することができる。

上記のように、誰もが、色のぼやけた視力と大きなメゾピック（中程度の明るさ）色障害の両方を被っている。両方の普遍的な視力障害は、本発明の吸収色素の発明を利用する眼鏡によって著しく改善することができる。さらに、汎用的な暗い中間的濃さのサングラスは、低い光レベルを生じ、したがって桿体優勢で色が損なわれた、メゾピックの白黒の視力を生成する。したがって、本発明の目的の他の一つは、先行技術での２つの暗い偏光フィルムに対する必要性を排除しそして角度感受性干渉フィルタを排除することによりサングラスにより生じる桿体優位のメゾピック色覚異常視力の発生を回避することである。

本発明の非常に多数の用途は、眼鏡用途から始まるだけである。ガラス張りの建物および車両の窓は、労働者の気分、創造性、警戒心、および生産性を改善するために本発明にしたがって修正され得る。本発明による商用車両（列車／飛行機など）の窓処理は、乗客の気分を改善し、より楽しい交通手段を提供することができる。先行技術の暗吸収窓ガラスは、空調エネルギー節約に効果的であり、そしてその設置費用は数年以内に回収することができるが、そのような節約は「鈍い」屋内気分の犠牲および生産性の大きな損失によってのみ生じる。なぜなら、先行技術の暗い薄膜窓ガラスはまた、屋内のメゾピック色障害および季節性情動障害（ＳＡＤ）を生じさせ、これは、ネガティブな気分変動、うつ病、ならびに著しく低下した創造性および生産性を含み得るからである。このような負の副作用は、本発明の狭帯域の彫刻可能なスペクトルの発明を利用する窓処理の使用によって克服することができ、それは同等以上のエネルギーの節約を達成することができる一方、屋外または屋内の両方の視野を改善しながら生産性を大幅に向上させることができる。例えば、本発明によれば、窓を覆う薄膜は、網膜のピーク検出波長付近に中心がある１つの狭い緑黄色の太陽光透過帯を除いて、全太陽スペクトルを吸収することができる複数の狭帯域色素を組み込んでいる。この実施形態は、高い屋内および屋外の視野および２０／２０以上の視力を創出しながら、太陽エネルギーの８０％以上を遮断することができる色素を使用する。例えば、改善された「屋外」視野（すなわち、そのようなフィルムを通して屋内から非常に遠い屋外の物体を見ること）の１つの結果では、屋外の物体により鮮明に焦点を合わせられることになるであろう。遠方大気ヘイズの低減は、このような単一狭帯域透過ガラス窓のもう一つの利点である。そのようなフィルムを通して部屋に入る少量の青と赤の狭帯域を有する高度にフィルタリングされた緑黄色の太陽光は、全スペクトルの色覚を少し犠牲にして、色収差のないより鮮明な焦点の合った屋内視野を創出する。単一の先行技術の色素は本発明の多重狭帯域透過を生じさせることができない。本発明はその点で独特である。

任意選択的に、薄膜ガラス窓は、赤、緑、および青の自然太陽光の３つの非常に狭い帯域の高透過帯域を除いて、ほとんどすべての入射太陽エネルギーが吸収される暗い外観の３帯域色透過を提供できる。本発明のこの選択肢を選択することによって、屋内の色覚障害を患う人口の６．８％のうちの幾人かについての色覚異常を矯正しながら、屋内の日光グレアを低減し、全員にとって非常に活気のある屋内色照明が得られる。したがって、本発明の窓ガラスは、屋内の色覚異常を低減し、エネルギーを節約し、そしてとりわけ人間の生産性を著しく向上させることができる。

３原色すべてで部屋を照明しながら鮮明な焦点を達成し、人間の生産性を向上させるために、非常に狭い帯域の緑－黄の太陽光と適度に減衰する青と赤の狭い帯域を透過させる第３の窓薄膜ガラス窓の選択肢がある。さらに、本発明は、無限の数の狭帯域色透過および彫刻されたスペクトル色相を、最大の生産性とすることを可能にする。研究は、青に富んだ（深く非常にぼやけた青ではない）高色温度照明が刺激的であることを示した。本発明の設計は、彫刻された透過帯域、帯域幅、色相、視力、色の強調、および屋内の照度の完全な制御を可能にする。

従来技術の建築用および車両用ガラス窓は通常、接着性薄膜またはプルダウン透明シェードを使用しており、プルダウン透明シェードが多くの理由でしばしば好ましい。本発明は、これらの従来技術の全ての選択肢を保持し、色収差のない視覚を達成するために恒久的全スペクトル窓とプルダウン薄膜選択肢とを組み合わせる更なる選択肢を可能にする。本発明の狭帯域の発明では、色歪みゼロ（より鮮明な焦点）のために屋内および屋外の鮮やかな色覚およびプルダウンシェードのような窓の選択肢が可能である。最も重要なことに、狭帯域の色素透過フィルタリングおよび照明は、高価な先行技術の干渉コーティングがそうであるように日光の入射角または日中の視野角によって色を変えない。

本発明のさらなる利点は、薄膜製造業者が本発明を既存の資本設備に適用できることである。本発明の色素混合物の選択肢は、フィルム押出しの前に単にフィルムポリマーに添加されそして混合される。大きな設備投資は必要ない。

速やかなエネルギー節約の見返りの可能性にもかかわらず、なぜ薄膜ガラス窓産業が理論的市場の約０．０３％にしか浸透していないのかは推測することしかできない。この観察から大きな問題が生じる。人口の９９．９７％が、暗くなる先行技術の窓フィルムを拒絶するのはなぜか。そのような低い、ほぼゼロの市場浸透性の良い論証は、先行技術の暗いガラス窓を採用する人々に対するそれらの望ましくないそしてさらに憂鬱な視覚生成の感情的効果である。穏やかな鬱病が実際に従来技術の主要な欠点であったならば、本発明によって提供される驚くべき視覚、そして特に活気に満ちた屋内照明は驚くほど高い創造性と生産性を刺激しながら省エネ薄膜に対する歴史的な抵抗の大部分を克服することができる。科学的研究は、これらの生産性の観察を確認している。暗い窓フィルムは、ほとんど明確にされない理由から、ほとんどの人にとって望ましくないことが調査によって示されているのも事実である。上記で提示された人間の視覚および感情の理由は、本発明によって克服することができる根本的な原因であると考えられている。

より魅力的なサブリミナル色とサブリミナルのぼやけ色ハロー視覚が気分に影響を及ぼし、生産性を最大１０パーセント向上させ得ることは、雇用主や屋内照明の専門家にはよく知られている。この窓薄膜の生産性への影響を理解するために、薄膜のエネルギー節約だけでなく、向上した生産性のほんの一桁の割合で、改善された窓視覚ガラス窓の全設置コストをいかに速やかに回収できるかを考慮されたい。例えば、現在の給与に基づいて、わずか５％高い生産性で、本発明は、数年間のエネルギー節約ではなく、ほんの数週間以内に薄膜設置費用全体を回収することができ、これまでにない１００倍のガラス窓の回収速度である。このようにして、一回限りの窓ガラス設置費用を記録的な速さで回収することができ、そして新しい無限の利益項目に匹敵する大きな経済的プレミアムを享受し続けることができる。言い換えれば、生産性を低下させる従来技術の中間的濃さの暗い窓ガラスの代わりに、低コストの本発明は、非常に価値のある恒久的な生産性の向上をもたらすであろう。それは、５％の先行技術による損失を＋５％の利得（意義深い１０％の恒久的な正の差）に変えることに匹敵する。

民間および軍用望遠鏡、望遠鏡、顕微鏡、およびその他の精密光学機器は、２０／２０を超える眼の解像度についての重要な必要性を強調している。たとえそのような光学系が高価で完全に補正された色消しレンズまたは鏡を用いたとしても、人間の眼は依然として非常に大きな色収差を被る。本発明によれば、眼のピーク感度波長（約５５０ｎｍ）を中心とする単一の狭帯域透過フィルタは、そのような光学系においてはるかに鮮明でより高い解像度の視野を提供することができる。そのような単一狭帯域の色歪みのないフィルタは、望遠鏡または顕微鏡レンズキャップ、あるいは一対の眼鏡の形をとることができる。

本発明の広範なスポーツ用途が多数ある。最小のボールと最大の距離（数百ヤード）に関わるゴルフほど最大の視覚鮮明さが重要なものはどこにもない。このような状況下での超人的な焦点視力は、競争上の大きな優位性となる。２０／２０視力だけが明確なゴルフハンディキャップである。アメリカには約２，３００万人のゴルファーと推定７，８００万人のゴルフ見物人がおり、合計で約１億人の潜在的な米国人の本発明の受益者がいる。同様に、アメリカのプロ野球選手、および処方眼鏡またはコンタクトレンズを着用している、または矯正眼鏡を必要としていない何百万もの有料入場見物人は、本発明によって提供される２０／２０より優れた視力によって恩恵を受けることができる。

年間約１億個のサングラスがアメリカ人によって購入されており、世界中では年間６億個以上が購入されている。サングラスを所有し使用しているのは、約２億人のアメリカ人、そして世界中では何億人もの人々である。購入する約１億のサングラスは、しばしば過酷な屋外環境にさらされ、そのことが多くのサングラスが損傷し非常に頻繁に交換される理由をよく説明している。本発明の、大部分は一回限りの窓ガラス適用および他の一回限りの適用とは異なり、サングラスはより大きな、継続的な、何世紀にもわたる伝統を表している。

本発明の狭帯域吸収色素発明が先行技術の干渉光学系より優れており、そして主として色素の低い製造コスト、色素の高い耐久性、色コントラストの視力を向上させる性能、そして何よりも、より高い労働力生産性を生み出す性能故に、未開発の市場潜在力を有することは、当業者に明らかであろう。本発明は、ポラロイド（登録商標）光学系、フォトクロミック光学系、処方眼鏡、および２つ以上のプルダウン薄膜光学効果の様々な窓ガラスの組み合わせと組み合わせることができる。しかしながら、単一の５５０ｎｍ透過狭帯域暗眼鏡は、赤の停止信号機を見ることができないであろう道路運転者には許されないであろう。その深刻な安全性の問題は、本明細書に開示されている本発明の彫刻可能な透過スペクトル狭帯域発明によっても克服することができる。

何百万もの色素と顔料のうち、ごくわずかなものだけが狭い吸収帯を示し、そしてさらに少ない数が環境曝露と非毒性の厳しさに耐えることができる。全可視スペクトルの幅はわずか３００ｎｍであるが、それでもほとんどすべての市販の吸収および透過色素は、数百ｎｍの帯域幅を持つ非常に広帯域の化学物質である。例えば、典型的な市販の黄色透過色素は、短波長スペクトル（５００ｎｍ）から全ての緑、黄、橙、および赤（７００ｎｍ）の波長を透過する。典型的な広帯域の黄色の市販の色素は、緑、黄、橙、および赤を大部分透過させ、そして青の波長のみが吸収される。人間はそのような広帯域の色素を高透過率の「黄色」と認知している。同様に、単一の「マゼンタ」波長のようなものはないが、市販のマゼンタ色素は広帯域の青と赤の波長を透過し、広帯域の緑（本質的な錐体視力色）を吸収する。同様に、通常の市販のシアン色の透過色素は、青と緑の広い帯域（４００－５５０ｎｍ）のみを透過し、スペクトルの本質的な赤部分をほとんど遮断する。

通常の色素は、青、緑、赤の間の可視スペクトルの大部分を遮断する一方で３つすべての必須の青、緑、赤の狭帯域を同時に透過させることはない。言い換えれば、マゼンタ、シアン、および黄色の広帯域の大部分を吸収する一方で青、緑、および赤の狭帯域のみを透過させる色素はない。したがって、本発明の目的の１つは、所望の狭い透過帯のみが残るように、いくつかの狭帯域吸収色素を混合して彫刻することによって極めて要求の厳しい透過スペクトルを達成することである。本発明に適した透過帯域は、限定されないが、ＱＣＲ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ｃｏｒｐ．により製造される水不溶性ＶＩＳ４９４ＢおよびＶＩＳ５９３Ａ色素、および／または、Ｅｘｃｉｔｏｎ Ｃｏｒｐ．により製造される水不溶性色素、ＡＢＳ５５６、ＡＢＳ５７４、Ｐ４９１、および／またはＡＢＳ４７３等の狭帯域色素により作製することができる。

他の希少な狭帯域吸収ノッチフィルタは、限定はされないが、Ｅｘｃｉｔｏｎ Ｃｏｒｐ．により製造される色素ＡＢＳ５５６、ＡＢＳ５７４および／または色素ＡＢＳ５９４のような複数の狭帯域の吸収帯色素を使用することによって製造でき、これらの狭帯域吸収色素だけが、緑－赤の色覚異常矯正に必要である。他の短波長の狭帯域吸収色素を添加して白を再バランスさせることができる。重要な点として、言及した既存の狭帯域吸収色素の全ては、わずかにシフトした波長吸収ピークを用いて特注製造することができることに留意されたい。その性能は、本発明をさらに多用途なものとする。
本発明の上述の、および追加の目的、特徴、および利点は、添付の図面を参照しながら以下の好ましい実施形態の詳細な説明から当業者には理解されるであろう。

図１は、色と明るさの両方の典型的な精神的画像処理エラーを図式的に示しており、網膜ではなく脳内でわずかな色または明るさの違いさえも人為的に生じさせる方法を示す。 図２は、表１に、青、緑、および赤の色覚異常の異なるタイプの罹患率の平均割合を示す。 図３Ａ～図３Ｅは、緑／赤の色覚異常を矯正するために、またはサングラスの弱い光の場合に、増幅された緑／赤の色コントラスト画像を生成するために、比較的小さな色コントラストフィルタリングを脳によってどのように拡大できるかを概略的に示す。 図４Ａは、通常の白色光スペクトルの図であり、図４Ｂは、比較的まれな青欠乏ヒト網膜が見ているもの、すなわち黄色が通常検出される波長での奇妙な白色光を示す。 図５は、４列の典型的な視力表を示し、各列は１１行の漸進的に小さくなる文字を有し、図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは、自然の人間の眼のレンズに生じる色ぼやけのジオプターの劇的な効果を示す。 図６および図７は、赤－緑欠陥色覚異常景色（図６）および先行技術のＥｎｃｈｒｏｍａ ５８０ｎｍ「ノッチフィルタ」（図７）で補正された同じ景色を図式的に示す。 図６および図７は、赤－緑欠陥色覚異常景色（図６）および先行技術のＥｎｃｈｒｏｍａ ５８０ｎｍ「ノッチフィルタ」（図７）で補正された同じ景色を図式的に示す。 図８Ａおよび８Ｂは、基本的な従来技術の色覚異常治療を図式的に説明するために図７で使用されるＥｎｃｈｒｏｍａ特許取得済みの「干渉ノッチフィルタ」のスペクトルチャートを示す。 図８Ａおよび８Ｂは、基本的な従来技術の色覚異常治療を図式的に説明するために図７で使用されるＥｎｃｈｒｏｍａ特許取得済みの「干渉ノッチフィルタ」のスペクトルチャートを示す。 図９（表２）は、人間の労働生産性の向上または他の色覚特性から利益を得ることができる様々な種類の大きな窓の概算を示す。 図１０（表３）は、本発明によって改善することができる連続電球の数の概算を示す。 図１１は、それぞれ正常な赤、緑、および青の網膜錐体スペクトル応答、および異常な緑－赤の網膜錐体スペクトル応答を示す。 図１２は、それぞれ正常な赤、緑、および青の網膜錐体スペクトル応答、および異常な緑－赤の網膜錐体スペクトル応答を示す。 図１３は、本発明による選択された狭帯域色素の混合物の透過率対波長スペクトル特性を示す図である。 図１４は、眼鏡、コンタクトレンズ、窓または電球のための緑－赤の色欠陥視覚を向上させることを目的とした単一の狭帯域黄－橙吸収フィルタの透過対波長スペクトル特性を示す図である。 図１５は、典型的な市販のＬＥＤ個別狭帯域発光波長を示す。 図１６は、本発明にしたがって色覚異常の個人用に独自に最適化されている個別可変強度狭帯域３原色ＲＧＢ ＬＥＤ電球の発光波長を示す図である。 図１７は、緑－赤の障害のある人々のための強化された色覚を提供するために蛍光体を覆って被覆されるか又はそうでなければ電球に組み込まれる狭帯域吸収色素フィルタを有するＬＥＤ－蛍光体連続光源の発光波長を示す。 図１８は、２０／２０以上の焦点の眼鏡、スコープ、窓、懐中電灯などのための、５００ｎｍから５９０ｎｍを中心とする狭帯域透過フィルタについての透過対波長スペクトル特性を示し、それは任意に、赤い信号機を見るための彫刻された赤透過帯域を含むことができる。 図１９および図２０は、３原色の狭い透過ＲＧＢサングラス彫刻型フィルタの正規化吸光度対波長スペクトルグラフを示す図である。図１９は、明るい日光強度を同時に減衰させながら、そして赤－緑の色覚異常サングラス性能を向上させるための５６０～５８０ｎｍの狭帯域吸収ノッチを含む、メゾピック色覚を拡張するために低減された桿体スペクトル応答を示す図である。 広い桿体応答を最小にし、緑－赤の色覚異常を改善し、明るいスペクトル昼光の約９０％まで減衰させるためのノッチを組み込むように慎重に配置された３つの狭い透過帯域を有する図１９の繰り返しブロック図を示す。 図２０ａは、選択された狭い透過帯を生成するために組み合わされた複数の狭い吸収帯の色素混合物の波長帯を示す図である。 図２１は、一般的に理解されている加法混色光の組み合わせを示す。 図２２は、一般的な減法混色の原色顔料の組み合わせを示す。 図２３は、黄色以外の波長でいくつかの高吸収色素を使用するただ１つの超狭帯域真黄色波長インクについての減法スペクトルを示し、超狭帯域真黄色波長インクは、心に黄色の光としてしか現れない先行技術の非常に広帯域の緑－赤の反射顔料と比較される。 図２４は、各ＲＧＢソリッドステート光検出器における比較的広帯域のＲＧＢ透過フィルタを歴史的に使用する、一般的な従来技術のＢａｙｅｒデジタルカラーカメラフィルタの不透明な基材を示し、このような従来技術は、本発明の狭帯域フィルタの場合よりもはるかに高い電池電力を消費する。 図２５は、本発明による適切な複数の色素を組み込んだ、典型的な眼鏡に使用されるプラスチック基材などの透明基材を示す図である。 図２６は、本発明による適切な複数の色素を組み込んだコンタクトレンズに使用される透明プラスチック基材などの基材を示す。 図２７は、本発明による適切な複数の狭帯域吸収色素を組み込んだ薄膜などの透明基材を示す。 図２８は、塗装または印刷され、次いで本発明の適切な狭帯域吸収色素を含有する非常に薄い透明最外コーティングでオーバーコートされた紙、木材、または金属などの厚い不透明基材を示す。 図２９は、４８２にプラスチックヘルメットを有し、４８４にヒートシンクを有し、プラスチックヘルメットに少なくとも１つの狭帯域吸収色素が混合または被覆されている従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）電球を示す。 図３０は、本発明にしたがって少なくとも１つの狭帯域吸収色素でプレドープされた薄いプラスチックフィルムを有し、そして管状ランプの周りに巻き付けられそして固定された一般的な管状蛍光電球を示す。

本発明の目的は、網膜応答曲線の緑黄部分にてピークとなりかつ本来の人のレンズで深刻な無彩色の青および赤のぼやけの無い、優れた鮮鋭な焦点視力を必要とする人のために非常に優れた視力の鋭さを提供できる方法および装置を提供することである。

本発明の別の目的は、多重狭帯域吸収色素を使用することによりまたは連続体タイプの自然又は人工の光源の狭帯域ノッチフィルタリングを提供することにより色覚異常の光学的矯正を提供することである。

広く言えば、本発明は、一実施例では、光学的に透明な基材内に１又は複数の例外的に狭帯域の吸収色素を組み込むことにより視覚の鋭さを向上させるための方法および装置に関する。好適には、各色素が鋭いターンオンおよびカットオフのスペクトル勾配と、中心吸収波長を有し、ほとんどのタイプの色覚異常を矯正する光透過特性を生じるように複数の色素が透過光波長をスペクトル的に彫刻するために慎重に選択されており、全ての人の色コントラスト視覚を誇張し、視力焦点を著しく鋭くすることになる。一実施形態では、基材は、例えば、処方されたまたは処方されていない眼鏡またはコンタクトレンズであってもよく、色素は、すべての人間の眼のレンズに共通の自然に発生する重度の青色および赤色のぼやけ欠陥を完全に排除することによって完全な２０／２０よりも優れた視力を達成するために単一の狭帯域スペクトル透過を提供するように選択される。別の実施形態では、基材は、接着フィルムとしてまたは窓用のプルダウンシェードとしてのいずれかとして、窓ガラスと共に使用するための薄膜であってもよく、その場合、基材中に組み込まれてスペクトル透過率をもたらすために選択されるのは色素であり、建物内からの色コントラストを向上させた窓からの視界と屋内の色コントラスト照明の向上を実現する。

さらに別の実施形態では、視力向上のための人工照明が、白熱灯、蛍光灯、およびＬＥＤランプからのような独特の色覚異常矯正人工照明を提供するために、広帯域発光源上の類似の選択された狭帯域吸収薄膜コーティングまたはシェードを有する電球などの光源を組み込んでもよい。これらの装置では、ほとんどの屋内および夜間の緑－赤の色覚異常視力を矯正するために、人工照明が、典型的には５６０ｎｍ～５９０ｎｍを中心とするがこれに限定されない狭帯域スペクトル吸収ノッチを有するように選択された波長を有することができる。

本発明によって可能になった劇的なコントラスト視力の向上の長いリストを説明するために、ＭＩＴの視力科学部門のエドワルド・アデルソン教授によって１９９５年に作成された古典的な神経処理による色およびコントラスト錯視を符号１０で示す図１を参照する（例えばhttps;//en.wikipedia.org/wiki/Checker shadow illusionを参照されたい）。この図は、色と明るさの両方の典型的な虚偽の精神的画像処理エラーを示しており、網膜ではなく脳内でわずかな色または明るさの違いさえも人為的に生じさせることができることを示している。図１では、色１および３は、色２および４と同じであるが、違って見える。したがって、本発明によれば、光が網膜に到達する前により高いコントラストとなるように実際の画像が狭帯域の光学的にフィルタリングされ、わずかにフィルタリングされた色でさえ精神的処理がその脳で好ましく拡大され得る。本発明は、静的および動的な３Ｄ距離視力を含む色覚を改善するためにコントラスト視力を利用する。

図２の表１に示すように、色覚異常は世界最大でありながらも矯正不可能な眼の障害である。１１人に１人（全人口の９．２％、つまり６億４０００万人）が色覚障害または色覚異常である。１５分の１（全人口の６．８％、すなわち４億７０００万）は、本発明を用いて光学的に狭帯域に強化されることができるので、本発明は色覚異常の問題に対する普遍的な解決策に近づいており、そしてフォトクロミック、偏光フィルム、耐スクラッチコーティング、飛散防止材料などの先行技術と組み合わせた場合はなおさらである。

図３Ａ～図３Ｅは、狭帯域ノッチフィルタリングがどのようにして色コントラスト視覚を神経学的に拡大して緑／赤の色覚異常を強化するか、または暗いサングラスの弱められた光の場合に拡大した緑／赤／青の色コントラスト画像を生成するかを示す。図３Ａは、本発明にしたがって緑と赤のスペクトルの間に挿入された単一の狭帯域吸収ノッチフィルタを用いて、矯正された緑／赤の色覚異常者が見るものを示し、そして図３Ｂは、挿入された狭帯域ノッチフィルタなしで同じ色覚異常者が見るものを示す。１つの狭帯域ノッチフィルタだけが、通常２５％未満の光を透過する先行技術の干渉フィルタ（色覚異常者にとっては悪いこと）と比較して、利用可能な光の最大８５％を透過することに注意されたい。図３Ｃは、サングラスを着用していない通常の視力の人が非常に明るい日光（過度のグレア）の中で見るものを示し、一方、図３Ｄは、色コントラストを低下させるダークグレーのサングラスを通しての視野を示す。最後に、図３Ｅは、本発明による狭帯域色素を組み込んだ等しく暗い（正味透過率の低い）サングラスを用いた同じ景色を示し、その場合、色素は、後述する図２０に簡略化して示されるように、青色、緑色および赤色光の非常に狭い帯域のみを透過する。したがって、図３Ｅに示される結果を生成する眼鏡は、明るい光を大きく減衰させるが、同時にそれを劣化させることなく色覚を高めるという目標を達成する。

図４Ａは、「ａ」にスペクトルの通常の黄色の帯域を含む通常の白色光スペクトルを示す。図４Ｂは、青の色覚異常の人の集団のごく少数（０．０００１％）が見ているものを示す。すなわち、黄色が眼の中の全スペクトルの通常錐体によって普通に処理される、非常に奇妙な白色光帯域「ｂ」である。

図５、５Ａ、５Ｂ、および５Ｃはそれぞれ、２０で示される典型的な視力検査表を示し、ぼやけた視力の効果は、それぞれの図中の２２、２４、および２６によって示される。図５の通常の視力検査表２０は、１１行の漸進的に小さくなる文字を示しており、視力検査表の最初の行だけを読む能力は２０／２００の視力を表している。２行目＝２０／１００；３行目＝２０／７０；４行目＝２０／５０；５行目＝２０／４０；６行目＝２０／３０；７行目＝２０／２５；８行目＝２０／２０；９行目＝２０／１５；１０行目＝０／１３；そして１１行目＝２０／１０の視力である。それぞれ図５Ａ、５Ｂ、および５Ｃの関連する表２２、２４、および２６は、ぼやけた視力によって生じる焦点エラーの１、２、および３ジオプターがどのように見えるかを表している。白色光を使用して、優れた２０／２０の視力を持つ普通の人は、表２０を８行目まで読むことができる。しかし、表を照らすために白色光の代わりに４００ｎｍの深青色光を使用すると、青色光が表をぼやけさせ、または焦点を合わないようにさせることによる色収差のために２０／２０の人でも表２０の３行目を読むのが困難になる。それは「２ジオプター」（２Ｄ）表として描かれている図５Ｂの表２４のようである。この青色光下での焦点の困難さは、そのような深青色の波長での人間の眼のより高い屈折率によって、そして結果として生じるすべての人間により経験される自然の色収差によってのみ引き起こされるであろう。しかしながら、「クロマティックレンズのぼやけ」を色覚異常と混同すべきではない。この２つは無関係だが、これはすべての人に共通の深刻な自然の色収差欠陥であり、ほとんどの人はまったく知らないか無視している。

図５Ｂによって示される非常にぼやけた２ジオプターの青い視力は、鋭い２０／２０の緑－黄色の視力と組み合わされたときでさえ、すべての人の正味の視力を２０／２０以下の視力に制限する。赤色ぼやけは、スペクトルの青の部分ほど赤では顕著ではないが、同様のハローバーリング効果を生成する。しかしながら、（後述する図１８に示すように）眼のピーク感度スペクトル領域である約５５０ｎｍを中心とする正しい狭帯域単色照明の下で色収差が除去されれば、人間の目は２０／１５以上（９行目）または２０／１０以上（１１行目）の視力が可能である。言い換えれば、赤、橙、緑、そして青が複数の狭帯域吸収色素によってブロック（吸収）されるとき、２０／２０以上の視力が生じることによって、５５０ｎｍの緑がかった黄色の波長の狭い帯域だけが人間のレンズを通過でき、そして鮮明に網膜に焦点を合わせ、網膜の前または後ろには焦点を合わせない。本発明の一実施形態によれば、色収差の青および赤の波長を完全に吸収しながら、白色光を彫刻して黄緑色光の１つの狭帯域のみを透過させることができる一方、色収差の青と赤の波長を完全に吸収することにより２０／２０以上の視力と、図５の９行目、１０行目、さらには１１行目を読み取ることができる狭帯域色素の組み合わせが、眼鏡またはコンタクトレンズに提供される。言い換えれば、通常の２０／２０の視覚を有する人は、本発明の彫刻フィルタを用いて通常の距離の２倍の距離で物事を読み／解像することができるかもしれない。

図６および図７は、緑と赤の色覚障害者が、どのようにして青を正常に見ることができるが赤と緑を区別できないかを示している。図７は、緑と赤の間のいくつかの波長（すなわち黄橙色）が遮断されたときに何が起こるかを示している。したがって、図６は、緑と赤がオリーブ（薄緑色）とタン（黄褐色）として色覚障害者に見える赤－緑欠陥色覚障害景色を示し、図７は、色覚障害者が実際の赤と緑の色を見るように、干渉フィルタの形のＥｎｃｈｒｏｍａ ５８０ｎｍ「ノッチフィルタ」で矯正された同じ景色を示す。積層色強化干渉レンズ（色素ではない）は、Ｅｎｃｈｒｏｍａによって導入されている（特許文献２）。彼らは、干渉「ノッチフィルタリング」と呼ばれる光学プロセスを生み出すために、２枚の低透過偏光フィルムを含む７層の積層を採用している。しかしながら、これらの層は熱応力を受け、経時的に剥離する可能性があり、大規模または大きな物理的サイズの窓用薄膜用途には不適当であり、そして光の入射角に対して色透過感度が高い（入射光角により色が変わる）。繊細で法外なほど高価ではあるが、それらは、本発明者が多層干渉真空コーティングを用いて何十年も前に行ったことと同様に、多くの色覚障害者に色覚を回復させる一例として用いられる。Ｅｎｃｈｒｏｍａレンズの性能は、図６および図７に写真で示されている。これらの図は、干渉ラミネートがある場合とない場合で、画像が色覚異常の人にどのように見えるかを示している。剥離し得ない、角度に影響されない、頑丈な狭帯域吸収色素の混合物のみを用いて、本発明は、非常に優れた性能で今やそれを凌駕することができる。

図８Ａは、実際の分光透過率対波長のグラフを示し、先行技術のＥｎｃｈｒｏｍａ特許の角度感受性干渉「ノッチフィルタ」の波長対透過率（％Ｔ）を示しており、それは２つの光吸収偏光フィルムを必要とするもので、そしてわずか約２５％の正味の透過率となる（暗いレンズ）。先行技術のＥｎｃｈｒｏｍａ色覚異常ラミネートをよりよく理解するために、図８Ａは、４２で示される５０ｎｍ幅の青－緑帯域（４７０ｎｍから５２０ｎｍ）および４４で示される７０ｎｍ幅の黄－赤帯域（５６０～６３０ｎｍ）を遮断するように設計された特許文献２に示される帯域通過「ノッチフィルタ」概念をグラフ４０に示す。このフィルタの全体の最大透過率（％Ｔ）は、２枚の偏光フィルムが必要なため非常に低く、入射光の６５％から７５％を吸収（無駄に）する。その非常に低い透過率の問題に加えて、このフィルタは、入射光角度と共にシフトする透過波長を生成し、非常に高いコストの問題を含む他の多くの欠点とは別に、そのような繊細な積層光学系は、そのような積層体を使用する眼鏡が沸騰水着色バス中でファッション用着色される場合、高い熱応力を受ける。図８Ｂは、可視光スペクトル４８をさらに含む、図８Ａのノッチフィルタ対物レンズの簡略化／理想化された描写である。この図は、概して図８Ａのノッチ４４に対応し、約５８０ｎｍ（より好ましくは５６０ｎｍ）に位置する「ノッチ」５０がいかにして色覚異常を助け得るかを示す。４００ｎｍの５２および４９０ｎｍの５４の２つの追加の人工的「ノッチ」は、緑－赤の色覚異常をほとんど矯正しない。これらの余分な不要な干渉帯の人工吸収ノッチは、網膜に到達する全光をさらに減少させる。これは、色覚障害者をさらに害するようなもので理想的なことではない。

上記のように、誰もが色のぼやけた分光視力に加えて別の大きなメゾピック（中程度の光レベル）色彩障害を被っている。両方の普遍的な視力障害は、現在のはるかに安価な狭帯域吸収色素の発明によって著しく改善することができる。暗いニュートラルサングラスは、光量が少ないため、桿体優位の、色覚異常の、メゾピックの白黒桿体視力を生成する。したがって、本発明の目的の１つは、図１３および以下に関連して後述するように、２つの暗い偏光フィルムの先行技術の必要性を排除することによって、桿体優位のメゾピック色覚異常サングラス視力の発生を回避する。この先行技術の図８の類似性を、議論されるべき本発明の無制限の多用途および角度不感知の狭帯域吸収色素アプローチのうちの１つと比較されたい。

太陽光のまぶしさ、暖かい天候での暖房、または寒い天候での熱損失を制御するためにしばしば使用される先行技術の暗い薄膜建物用窓ガラスはまた、周知の季節性情動障害（ＳＡＤ）効果に類似する屋内のメゾピック色覚障害、悪い気分変動、うつ病、および創造性と生産性の著しい低下を生み出す。これらはすべて本発明の狭帯域彫刻可能色素発明によって克服することができる。先行技術の暗吸収性窓ガラスまたはガラス窓フィルムは、空調エネルギー節約により５～７年以内にそれらの設置費用を回収することができるが、これは屋内の視野を犠牲にして生産性を失うことで生じる。しかしながら、本発明は、屋外および屋内の両方の視野を改善し、同時に生産性を著しく向上させながら、同じまたはさらに高いエネルギー節約を達成することができる。例えば、本発明は、網膜のピーク検出波長付近に中心がある１つの狭い緑黄色の太陽光透過帯を除いて、全太陽スペクトルを吸収することができる複数の狭帯域色素を組み込んだコーティングまたは薄膜を提供する。このオプションは、２０／２０以上の視力－記録的な高い屋内および屋外の視力を送出しながら、太陽エネルギーの８０％－９０％以上を遮断することができる。より鮮明な焦点で屋内から非常に遠い屋外の物体を見ることが１つの結果である。狭帯域透過ガラス窓のもう１つの利点は、遠方の大気のかすみの減少である。部屋に入る青と赤の狭い帯域が少量入った、狭帯域のフィルタ処理された緑黄色の太陽光は、フルカラー視力を犠牲にすることなく、収差のない、より鮮明な焦点の合った屋内視界を作り出す。単一の先行技術の色素では、本発明の独特の多重狭帯域透過を生じさせることはできない。

任意選択的に、ガラス窓は、赤、緑および青の太陽光帯域の３つの非常に狭い透過帯を除いて、ほとんどすべての入射太陽エネルギーが吸収される３重狭帯域色透過をもたらすことができる。本発明のこの選択肢を選択することによって、鮮やかな屋内色照明が得られ、それによって屋内色覚障害を患う人口の６．８％のうちのいく人かについて色覚異常を矯正する。したがって、本発明のガラス窓は、屋内の色覚異常を矯正し、エネルギーを節約し、そしてとりわけ、気分を著しく改善し、そして人間の生産性を高めることができる。図９（表２）は、本発明の複数の彫刻色素を組み込んだフィルムを利用することによってＳＡＤの欠点無しにそのような暗いフィルムから利益を得ることができる、住宅、オフィス、レストラン、店舗、およびラミネート車両窓における膨大な数の窓の概算を示す。

３つの窓ガラスの選択肢があり、緑－黄の非常に狭い帯域の太陽光と、青－赤の減衰した狭い帯域を主に透過させ、３原色すべてで部屋を照らしながら鮮明な焦点を実現することにより人間の生産性を高める。さらに、本発明は、無限の数の狭帯域色透過および色相が最大の生産性を創出することを可能にする。青が豊富な高い色温度照明が刺激的であることが研究により示されている。本発明の設計は、透過帯域、帯域幅、色相、視力、色強調、および照度の完全制御を可能にする。

先行技術の建物用および車両用の窓ガラスは通常、接着性薄膜またはプルダウン透明シェードを使用する。本発明は、これらの先行技術の選択肢の全てを保持し、そして永久的な全スペクトル窓ガラスとプルダウン薄膜の選択肢とを組み合わせて色収差のない視覚を実現する更なる選択肢を可能にする。本発明の狭帯域の発明では、屋内および屋外の鮮やかな色覚および色歪みのない（より鮮明な焦点の）プルダウンシェードのような窓の選択肢が可能である。最も重要なことに、狭帯域色素透過フィルトレーションおよび照明は、高価な先行技術の干渉コーティングがそうであるのに対し日中の太陽の入射角によって色を変えない。

光源フィルトレーションの実施形態にさらに一歩進んで、上記の角度不感知吸収ノッチ色覚異常フィルトレーション概念を実行すると、人工屋内照明条件下での屋内色覚異常もまた本発明にしたがって矯正できることが分かった。白熱灯および蛍光灯も、上述のように「ノッチフィルタリング」され得る白色光スペクトルの連続照明を生成するので、白熱灯または蛍光灯からの連続光の大部分は依然として屋内照明に存在することになる－黄橙色（～５６０から５８０ｎｍ）の小さな切り込みがない。そのようなフィルタ処理された人工照明は、普通の視力の人々にはわずかに濃い緑と赤を伴ってわずかにピンク色に見えるが、ほとんどの色覚異常の人々は屋内の人工的な光色覚異常を被ることがないであろう。重度の２型色覚異常と１型色覚異常の両方の色覚異常患者で、これらの深遠な色覚効果がプロトタイプ化され、臨床的に１００％の成功を収めていることが証明されている。プロトタイプ化された白熱電球およびＬＥＤ電球は、本発明にしたがってノッチフィルタで覆われるかまたはコーティングされて、屋内の人工照明の色覚異常を矯正しながら、同時に通常の視覚のために色を豊かにすることができる。図１０（表３）は、本発明によって改善することができる連続電球の数の概算を示す。一般的に住居ごとに５０～１００色の強化型電球を必要とする、２２００万人のアメリカ人の色覚障害者をまかなうことは、米国だけで、１０億から２０億以上の新しい電球（好適にはＬＥＤ電球）の野心的な取り組みを表している。しかし、１億２０００万もの米国の住宅はすべて、人工照明の強化と気分の向上によって恩恵を受けることができる。同数の商業用および工業用照明の機会が存在する。世界的に見て、よりカラフルな食品や衣類を使用した米国の小売用途の必要性もたくさんある。

図１１および図１２はそれぞれ、正常および色覚異常の網膜反応を図示する。図１１は、それぞれ、曲線６０、６２、および６４において、通常の赤、緑、および青の錐体スペクトル受容体、すなわち人間の眼の錐体の入射光に対する応答を示す、吸光度対波長（ナノメートル）のグラフである。ここで、青の錐体は約４４０ｎｍの波長でピーク感度を有し、緑の錐体は約５４０ｎｍのピーク感度を有し、そして赤の錐体は約５７０ｎｍのピーク感度を有する。６５で示すように、正常な網膜の緑と赤の錐体ピーク感度の間にわずかな落ち込み、すなわち自然なノッチがあり、または正常な眼には自然な吸収ノッチがあり、正常な眼が緑と赤を区別する必要があるのはこれだけである。しかしながら、図１２は、曲線６６、６８および７０にそれぞれ示される吸光度対波長（ナノメートル）のグラフであり、光に対する典型的な異常である色覚異常の緑－赤網膜錐体スペクトル応答の入射光に対する応答を示す。この図は色覚異常の場合を示し、曲線６６で示されるピーク青錐体感度は約４４０ｎｍのままであるが、曲線６８で示されるピーク緑錐体感度が通常の５４０ｎｍから約５５０ｎｍにわずかにシフトし、曲線７０で示されるピーク赤錐体感度が通常の５７０ｎｍから約５６０ｎｍにわずかにシフトしている。図示のように、ほとんどの色覚異常者は、緑と赤の錐体スペクトル応答曲線６８と７０が互いに向かってシフトしているので、＋／－１０ｎｍの小さな錐体応答または感度シフトが赤－緑に近い重なりを引き起こす。結果として、自然の緑－赤のノッチ６５が大きく欠けているので、緑と赤を色覚異常の人々は区別することはできない。シフトされた応答を補正し、そして赤と緑の応答曲線を分離するための人工的な狭帯域ノッチが必要とされ、そして本発明によって提供される。

図１２に示される異常を矯正するために、単一の狭い吸収帯７２が曲線「Ｙ」によって示され、本発明にしたがって入射光の経路に設けられ、緑と赤の錐体スペクトル応答を効果的に分離する。実際には、狭い吸収帯は、正常な網膜の応答をエミュレートするために、２つの応答曲線６８および７０をわずかにさらに離して移動させる。そのような狭い吸収帯は、吸収曲線７２によって示されるスペクトル応答曲線を有し、例えば入射光源と網膜との間の適切な透明基材に組み込まれる狭帯域「ノッチ」吸収色素によって設けられる。この色素は、例えば約５６０～５８０ｎｍを中心とするピーク吸収を有する吸収帯「Ｙ」を有し、ほぼ透明な眼鏡またはコンタクトレンズまたは薄い窓フィルムに適用することができる。この好ましい実施形態では、緑と赤のスペクトルの間の非常に狭い帯域の光がこの１つの狭帯域吸収色素によって吸収されるとしても、色素基材を通過するほとんどすべての入射光は依然として網膜に到達することができる。周波数帯Ｙにおける衝突光の吸収は網膜の緑と赤の波長応答を効果的に分離するので、眼はこれらの色をより容易に区別することができ、それによって曲線６８と７０によって示される感度の重なりによって引き起こされる色覚異常を矯正する。曲線７２は、網膜の緑と赤の応答を分離するのに使用されるわずかに高い濃度の色素を示す。所望であれば、曲線７３で示されるように、同じピーク波長でより低い濃度の色素を使用することができ、これはより狭い吸収帯域幅を生成する効果を有する。いずれにせよ、この色素の挿入は、自然のノッチ６５を効果的に回復させることによって、図１１に示される通常の網膜特性をシミュレートする。この単一狭帯域色素の適用は、本発明の他の実施形態に対する例外であり、そうでない場合は、視力の鋭さを彫刻により向上させそして誰にとっても色覚を強化するために複数の狭帯域色素の使用を要求する。

上述のように、例えば、他の点ではほぼ透明な眼鏡用のレンズ（または窓の薄膜）に設けられたただ１つの吸収ノッチが、必要な緑－赤色覚異常を矯正しながら、約８５％から９０％以上の高い正味の光透過率を提供することができる。それは、先行技術の暗い色覚異常レンズによってもたらされる～７５％の吸収（～２５％の透過率）とは著しく異なる。色覚異常の人々は通常、できるだけ高いコントラストの光を必要とする。驚くべきことに、緑－赤色覚異常視覚を矯正するためのこの単一ノッチの実施形態はまた、通常視力に対しても曲線７２および７３により示す狭帯域色素を組み込んで図１１に示すように通常のギャップ６５を拡大することによって、通常視力の緑－赤の色コントラストを拡大および強める。これは、現在および将来のすべての処方眼鏡、コンタクトレンズ、および窓を容易に単一ノッチフィルタ処理して、暗い外観のない全員にとってより鮮やかな緑と赤を創出できることを意味する。したがって、透明な眼鏡レンズは、わずかにまたは顕著な５６０ｎｍの狭帯域ノッチ「ティント（色相）」７２または７３のいずれかを有することで、ほとんど検知できないほど透明な色付きレンズまたは窓を生み出し、さらにすべての人に、通常の人および色覚異常の人に、より鮮やかな緑と赤を提供する。同様に、図１２の７２または７３に示すような吸収ノッチは、ほぼすべての販売済みの透明な建物および車両の窓、あるいはすべての新しい窓の設置に適用することができ、そのようなほぼ透明な窓を通して屋外の景色を見ることは、普通の視力の人のためにより活気に満ちた緑色を提供すると共に、また屋内と屋外の色覚異常の人も矯正するであろう。そのような透明なノッチフィルタ付きの窓用フィルムは、色覚異常を矯正しながら、屋外光に事前に光学フィルタをかけて建物の中に入れ、緑と赤の屋内の物体を通常の視力に対してより鮮やかにレンダリングする一方、色覚異常に対して矯正し、それにより、気分、創造性、および生産性を向上させながら、より快適な視力を提供する。さらに、狭帯域色素７２および７３によって提供される狭帯域緑－赤ノッチの実施形態はまた、商業用途、より詳細には自動車用途で使用されるもののような積層された飛散防止窓に提供され得る。２枚の自動車ガラスの間にラミネートされる通常の薄膜中に、このほぼ透明な狭帯域色素が適用される。これは、自動車の乗員、特に色覚異常の乗員が最大の色コントラストで赤と緑の信号機を見るのを助けるという有益な効果をもたらすであろう。１２人のうち１人の男性運転者が色覚異常であるため、米国の自動車ガラス製造業者がそのような低コストの緑－赤の色強化を省くことは想像できないことであり、昼間、特に夜間に遠方から赤と緑の信号機をより鮮明に見分ける必要がある。多くの国では、１億人を超える色覚障害者に運転免許証を発行することさえしていないため、国民経済に大きな影響を与えている。本発明がなければ、色覚異常運転者は通常、赤と緑の両方の信号機を様々な色合いの黄褐色／茶色として見ることになる。図３Ｂおよび図６は、信号機の緑色と赤色が色覚異常の人々にとってどのように区別できなくなるかを示している。この積層窓遮蔽の色覚異常用の実施形態なしでは、夜間の色覚異常運転者は、赤の上の信号と下の緑の信号とを区別することができない。なぜなら、かなり遠方では、上と下の信号は区別できず、赤（停止）と緑（進行）は、両方とも茶色／黄褐色の色合いとして表示されるからである。このように、本発明の積層車両用窓は、車両の色覚異常運転者にとって不可欠であるだけでなく、通常の視力の車両運転者および乗客にとってより鮮やかな緑および赤を生み出すこともできる。この低コストの色強化発明は、高速道路の安全性を向上させるために、すべての車両窓に法的に要求されるべきである。信号機交差点での高速道路事故および死亡者の大部分は、本発明によって排除することができる。幸いなことに、そのような色覚異常矯正フィルムは、現在市販されている何百万もの自動車に販売後の窓用フィルムとして、またはラミネートされる新しい車両窓に対するほぼ透明な薄膜の代替品として適用できる。この光学的な高速道路安全の実施形態は、現在、高速道路の危険な運転者であり、無意識のうちに無数の事故および死亡の原因となっている、約４億７０００万人の世界の、および約２２００万人の米国の色覚異常運転者および乗客に適用される。米国だけでも、４万人以上が死亡している（そして何倍もの事故がある）。これまで、何百万もの危険な色覚障害の運転者のすべてが視力障害に対する改善策を持っていなかった。今や、自動車製造業者および販売後の自動車所有者は、色覚異常矯正眼鏡を着用するか、または単に自動車の窓をラミネートすることによって問題を解消することができる。

吸収曲線７２によって示されるように、約５６０～５８０ｎｍに中心がある１つの狭帯域「ノッチ」帯域「Ｙ」のみが、色覚障害のある人々に対してより鮮やかな緑色および赤色の視力を回復し、そして通常の視覚の人々に対して緑色および赤色のコントラストを強化するために望ましいが、吸収曲線７４で示される約４８５ｎｍにピークを有する任意の「Ｘ」吸収帯を提供することができ、これは主にいくつかの青色波長を吸収することによって白色の色相を再調整するためである。したがって、図１１および図１２は、網膜桿体および錐体上に２つの色素生成狭吸収帯（「Ｘ」および「Ｙ」）を重ね合わせることの効果を示す。この効果は、色覚異常を矯正するために使用される繊細な先行技術の積層干渉レンズコーティング（図８Ａおよび図８Ｂに図示）によって生じるものと同様であるが、堅牢で角度不感受性の色素を使用する本発明の利点を組み込んでいる。「Ｘ」および「Ｙ」ピーク吸収波長および帯域幅ノッチの両方が、本発明にしたがって１つまたは複数の色素を慎重に選択し、それらのピーク帯域幅および濃度を制御することによって変えることができ、または彫刻することができる。図１１および図１２の７３に示すように、低濃度色素を使用することの１つの利点は、色覚異常を矯正し、通常の視力での緑および赤を強化しながら、知覚される白の色合いを再調整するために青吸収色素７４がほとんどまたは全く必要ないことである。

図１２の３つの青、緑、および赤の錐体感度帯６６、６８、および７０は個々の網膜に固定されているが、網膜に当たる光は、色素ピーク波長および濃度（したがって、帯域幅）を変える（彫刻する）ことによって、任意の程度の色強化および任意の程度の色彩障害低減を達成するために、狭帯域吸収色素の無制限の組み合わせを使用することによって、強度が無限に変わる。そのような色素は、眼鏡だけでなく、窓およびデジタル光センサおよび発光体と共に使用するための薄膜にも組み込むことができる。図１２に示すように、より高濃度のノッチ色素７２を使用すると、色覚異常を矯正するためだけでなく、通常の視力に対して色のコントラストおよび鮮やかさを増大させるために、緑と赤のより高い識別がもたらされる。したがって、本発明は、曲線７２および７３によって例示される全範囲の狭帯域吸収色素の帯域を包含し、ここで吸収百分率は一桁からほぼ１００％の範囲であり得る。これらの無限の可変性および狭帯域吸収色素の非常に改良された耐久性は、先行技術の干渉フィルムよりも明らかに優れた視覚技術をもたらす。

何百万もの色素と顔料のうち、ごくわずかなものだけが狭い吸収帯を示し、そしてさらに少数が環境曝露と非毒性の厳しさに耐えることができる。全可視スペクトルの幅はわずか３００ｎｍであるが、それでもほとんどすべての市販の吸収および透過色素は、数百ナノメートルの帯域幅を持つ非常に広帯域の化学物質である。例えば、典型的な市販の「黄色」透過色素は、短波長スペクトル（５００ｎｍ）から全緑色、黄色、橙色、および赤色（７００ｎｍ）の波長に亘って透過させる。典型的な広帯域の「黄色」の市販の色素は、緑色、黄色および赤色を大部分透過させ、そして青色波長のみが吸収される。同様に、市販のマゼンタ色素は、広帯域の青－赤の波長を透過させ、一方で広帯域の緑（必須視力色の一つ）を吸収する。同様に、通常の市販のシアン色素は、青と緑の広帯域（４００－５５０ｎｍ）のみを透過させ、スペクトルの本質的な赤部分をほとんど遮断する。通常の広帯域色素は、青、緑、赤の間の可視スペクトルの大部分を遮断しながら、３つすべての青、緑、赤の狭帯域を同時に透過させることはできない。言い換えれば、マゼンタ、シアン、および黄色の広帯域の大部分を吸収しながら、青、緑、および赤の狭帯域のみを透過させるものはない。本発明に必要とされる非常に要求の厳しい狭帯域透過スペクトルを彫刻するために、所望の狭い透過帯のみが残るようにいくつかの吸収色素を混合する（すなわち「彫刻する」）。

図１３は、先行技術の干渉フィルタによってもたらされる結果と同様の結果をもたらすが、本発明にしたがって選択された２つの狭帯域吸収色素を用いることによって奏する本発明の実施形態の透過対波長スペクトル特性を曲線８０で示す。曲線８０の２つの狭い吸収帯、すなわちノッチ８２および８４は、Ｅｘｃｉｔｏｎ（http://exciton.com/selectiveabsorbers.html）およびＱＣＲ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ（http://www.qcrsolutions.com/Site/Ultraviolet and Visible_Dyes_QCR_Solutions_Corp.html）によって製造された色素の例である。それらの狭帯域色素の多くは市販の色素であるが、それらの狭帯域スペクトル波長をシフトするために特別に変更することもできることに留意されたい。曲線８０によって示されるように、これらの彫刻された狭帯域色素のスペクトル特性は、選択されたピーク周波数で吸収ノッチ８２および８４を提供し、ノッチは、上下の選択された波長で鋭いターンオフおよびターンオンスペクトル吸収遷移勾配８６および８８を示す。それらの対応するピーク波長は、可視光の所望の透過帯をスペクトル的に彫刻するためのものであり、そして上記のように、そのような色素は、先行技術の干渉遅延薄層およびポラロイド（登録商標）フィルムよりもはるかに高い性能が可能である。

図１３に示す吸収ノッチまたは帯域８２は、ＱＣＲ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ｃｏｒｐ．製の１００万分の１部（ｐｐｍ）の狭帯域の非水溶性ＶＩＳ４９４ＢおよびＶＩＳ５９３Ａ；および／またはＥｘｃｉｔｏｎ Ｃｏｒｐ製の非水溶性色素Ｐ４９１および／またはＡＢＳ４７３を用いて製造することができる。図１３の吸収ノッチまたは帯域８４は、限定するものではないが、Ｅｘｃｉｔｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造されている色素ＡＢＳ５７４および／または色素ＡＢＳ５９４などの狭帯域色素を１００万分の１部（ｐｐｍ）使用することによって製造することができる。帯域８４を生成する狭帯域吸収色素のみが緑－赤の色覚異常矯正に必要であり、一方、図１２に関して上述したように、他の短波長狭帯域吸収色素を加えて白を再平衡化することができる。言及された既存の狭帯域色素の全ては、シフトされた波長吸収ピークを用いて特注製造することができ、それにより本発明をさらに用途が広いものにすることを強調しなければならない。

完全に色覚異常の網膜桿体センサは、微弱光に非常に敏感であり、そしてそれらは低光条件下ではるかに低感度の赤、緑、および青の錐体を凌駕する。したがって、本発明の高度に彫刻可能なスペクトル特性は、色錐体センサが低光レベル条件下で凌駕されないように、極めて高感度の桿体波長の一部（４９８ｎｍでピークとなる）を選択的に吸収および抑制する新しい機会を提供する。その結果、色錐体センサは、低照度条件下ではそれほど圧倒されず、それによって改善された色覚を、夜明けおよび夕暮れの低照度条件、または非常に暗いサングラスレンズ条件下でも拡大する。言い換えれば、図１８および図１９に関してより詳細に論じられる、狭帯域吸収色素を適切に挿入することによって、メゾピック薄明視レベルの中程度の視力をより色強調することができる。４９８ｎｍ（帯域８２）を取り囲む超高感度桿体波長の大部分を意図的に吸収することにより、色錐体センサの抑制よりもはるかに多く、メゾピック視覚を選択的に抑制することができる。本発明の最も重要な違いは、狭帯域色素を使用することによってこれらの改良された視力目標を達成することであり、受光の全体的な減少を含む多くの欠点を被る望ましくない多層干渉フィルムではない。前述のように、図１２のＸおよびＹ吸収帯は、狭帯域吸収色素を使用して任意の程度の色強化および任意の程度の色彩障害低減を達成することによって強度および位置を無限に変えることができる。狭帯域吸収色素のこれらの無限の可変性および非常に改善された耐久性は、先行技術の干渉フィルムを超えて明らかに優れた視覚技術をもたらす。

図１３のスペクトル構成を有する彫刻色素の組み合わせは、先行技術の干渉コーティングで利用可能な約２５％と比較して、数倍多くの光、約８５％を透過し、この追加の光は、色覚障害者にとって非常に必要とされる。図１３のような狭帯域ノッチフィルタ色素構成は、光入射角の関数として透過光の波長を変えず、そして２枚の暗いポラロイド（登録商標）フィルム積層体を必要としない。単純な色素は製造するのに何倍も安価であり、そしてまた多くの繊細な超薄膜を必要とする先行技術の積層体よりも何倍も耐久性がある。色素はポリマー中に直接分散させることができるので、安全な標準的方法のレンズ着色が依然として可能である。本発明により、より素晴らしい（より高いコントラストの）青、緑、および赤が達成され、一方で、完全に白黒の桿体視力が部分的に抑制される。

上述のノッチフィルタは眼鏡に適用できるだけでなく、昼光窓屋内照明および人工屋内照明光源にも適用することができる。図１４は、曲線１００の波長対透過特性を示し、その透過特性は、～５６０ｎｍのピーク波長を中心とする吸収ノッチ１０２を有する単一の狭帯域色素を組み込んだ、フィルム窓ガラス、処方および非処方眼鏡、さらにはランプまたは電球などのスペクトル彫刻人工光源にも適したものである。この色素は、図１２に関して上述したように、緑－赤の色覚障害の視力を強化するために緑色錐体応答スペクトルと赤色錐体応答スペクトルとの間にノッチフィルタを埋め込むことによって色覚異常を矯正するために使用される。図１４の狭い透過帯１０２を生成することができる色素は、Ｅｘｃｉｔｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製の狭帯域色素ＡＢＳ５７４および／またはＡＢＳ５９４を有する。図１４に示されるように、約５００ｎｍのピーク波長を有する第２の狭い吸収帯１１０もまた提供され得る。これは赤－緑の色覚異常を補助するのには重要ではないが、やはり図１２に関して説明したように、わずかに青い色相を除去してより白い画像を生成するために含めることができる。吸収帯１１０は、約５００ｎｍより短い波長を有する光を吸収する百万分の一部（ｐｐｍ）の幾つかの狭帯域色素を使用することによって生成することができる。

図１４および本発明の色覚異常に対する改善策をより明確にするために、図１２の図に関して言及されたほとんどの色覚異常の原因を再考するべきである。上述したように、図１２は、赤錐体のスペクトル応答７０とほぼ重なる網膜緑錐体スペクトル応答６８を示す。研究は、狭帯域干渉ノッチフィルタが、網膜内の緑色と赤色の錐体のスペクトル検出器の吸収波長の間の約５８０ｎｍ（図８Ａも参照）で課されるならば、そしてより多くの赤色波長が通過できるなら、色覚異常網膜欠陥は改善されることを示している。特定のＥｎｃｈｒｏｍａの先行技術の干渉技術がこの同じ領域にノッチを提供するために使用されてきたが、それはまた、図８Ａの４２に描かれている約４９０ｎｍを中心とする不要な第２のノッチを生成する。先に述べたように、赤と緑を顕著に区別するためには、ほとんどの色覚障害者にとって、実際には約５６０ｎｍ～５８０ｎｍの赤と緑の錐体の間に集中する非常に狭帯域の吸収ノッチフィルタを１つ必要とするだけである。そのような赤と緑の鮮やかな色の区別は、図３Ａ～３Ｅおよび図７に写真で示されている。単一の狭帯域吸収ノッチ色素１０２（図１４）のみが使用される場合、結果として生じる鮮やかな（高色コントラスト）緑および赤の視覚は、わずかにより鮮やかな青色で強調されることになり、これは気分の良い増強剤である。さらに、図１４から、単一の狭帯域吸収ノッチフィルタ１０２を有する色素を組み込んだ薄い窓フィルム（または透明なロールダウンシェード）は、－日光スペクトルの狭い黄－橙（～５６０ｎｍ－５８０ｎｍ）を引いた部分－明るい屋内昼光窓照明を生成することになり、したがって、屋内の色覚異常照明（人工的な屋内照明が消えた状態）を鮮やかに補助することができる。そのような狭帯域窓フィルタは、全入射日光のわずかな割合を吸収するだけであり、通常の視力の人々によっては、緑色および赤色の屋内照明が強化された望ましいわずかに青色の屋内色相として解釈される。しかし、ほとんどの色覚障害者は、眼鏡なしで、より鮮やかな屋内用の赤と緑色の屋内の日光の色覚を楽しむであろう。そのようなフィルタのカラーバランスの調整は、前述のように、フィルタを通して通過する光のわずかな青味を減らすべく１１０で示される第２の狭帯域ノッチを生成するために第２の色素または色素の組み合わせを加えることによって達成できる。

窓への薄いポリマーフィルムの接着を必要としない任意の色覚異常矯正窓ノッチフィルタが可能である。最近のほとんどすべての新しい窓は２重または３重窓であるので、前述の狭帯域色素または色素の混合物のミクロン厚のコーティングを、多重ガラス窓表面のうちの１つの内面に直接溶媒コーティングすることは容易にできる。窓ガラスは色素のための基材として用いられる。窓ガラス間に狭帯域色増強色素の極薄コーティングをこのように直接適用することは、フィルムを磨耗から保護し、屋内および屋外の視野の色覚異常を矯正する一方で、誰にとってもより鮮やかな緑および赤を生成する。しかしながら、本発明の好ましい実施形態は、窓に適用される永久的な薄膜ではなく、その代わりに、窓シェードと同様に、色素が薄膜シェード（または多重シェード）に組み込まれた交換可能なプルダウン窓の薄膜である。

上記の吸収ノッチ色覚異常フィルタ概念を、一段階さらに電球フィルタの実施形態で実行することは、夜間の人工的屋内照明条件下で、屋内での色覚異常を矯正することにつながる。白熱灯および蛍光灯は白色光スペクトルの連続照明を生成し、これは図１１および図１２に関して説明したように「ノッチフィルタ」とすることもできる。言い換えれば、白熱灯または蛍光灯光源からの連続光のほとんどは、緑－黄（～５６０ｎｍ）光の小さな切り込み分がなくても、屋内照明用にまだ存在しているはずである。そのようなフィルタ処理された人工照明は、通常の視覚の人々にはより豊かな緑と赤でわずかに青みがかって見えるだろうが、ほとんどの色覚異常の人々は屋内の人工光の色覚異常に悩まされないだろう。本発明によれば、電球などの人工光源は、屋内の人工照明の色覚異常を矯正するために、図１４のノッチフィルタで覆われるかまたは溶媒コーティングされる。同様の色覚強化はまた、狭帯域フィルタリングの現代の蛍光型の図１７の発光ダイオード（「ＬＥＤ」）照明にも適用される。

図１５～図１７に示すように、屋内照明に対する上記の吸収色素アプローチの代わりに、新規で好ましい色覚異常ＬＥＤ照明アプローチが可能である。図１５は、ＬＥＤランプ用の個々の狭帯域発光波長の典型的な配列を示し、図１６は、元のＬＥＤ準白色光源用の狭帯域赤、緑、および青の発光波長１２０、１２２、および１２４をそれぞれ示す。図１７は、青色から赤色への連続したＬＥＤ光を刺激してほぼ連続した白色光出力を生成する、最近の多蛍光体被覆高効率青色ＬＥＤを表す出力波形１３０を示しており、これは、３つの異なるＬＥＤエミッタよりも究極の太陽光スペクトルの連続性に近いものである。青色刺激蛍光体は電気的により効率的な光源であるため、ほとんどすべてのＬＥＤ電球は現在蛍光体タイプのＬＥＤになっており、異なる色のＬＥＤのように色覚異常を矯正することはできない。しかしながら、蛍光体タイプのＬＥＤ電球は、住宅、商業施設、および職場の色覚異常を矯正するために、図１７の狭帯域１３２によって示される吸収特性を有する薄膜吸収ノッチフィルタ色素で被覆または被覆することができることに留意されたい。明らかに、ノッチフィルタリングやＬＥＤ色覚異常の矯正では少量のＬＥＤ蛍光体光が失われるが、ＬＥＤは非常に効率的で、少量の光が吸収されても依然として優れた光源となる。非常に多くの人々が被っている色覚障害を無効にする遙かに重要な改善のために犠牲とする価値がある。図示のＬＥＤノッチフィルタ１３２はまた、液体浸漬薄膜、または前述の１つ以上の狭帯域吸収色素を吸収させたいくつかの弾性またはゴム状薄膜シースのうちの１つの形態をとることもできる。

吸収ノッチフィルタシースや眼鏡を必要としない、選択的な高ＬＥＤ効率色覚異常矯正は、緑－黄５６０ｎｍスペクトルの光を放出しないことによってノッチフィルタをシミュレートするために複数の慎重に選択された狭帯域の個別のＬＥＤからなる光源を組み立てることによって達成できる。図１７のノッチ１３２のそれと同様である。上述したように、ＬＥＤ電球は図１５に示す色／波長のパレットで利用可能であり、波形１２０、１２２、および１２４（図１６）のＲＧＢ特性を有するＬＥＤの選択は、所望の色覚異常矯正を提供する。しかしながら、図１７の特定のフィルタの実施形態は、色覚異常ユーザに対し、個々の色覚異常者毎にＬＥＤ色矯正を補償しかつ最適化するために、色覚異常ＬＥＤ連続電球の波長をより濃い赤と緑に無限に調整する選択肢を可能にすることに留意されたい。これと図１６による選択された個別のＬＥＤ電球の使用との間の違いは、図１７の実施形態で利用可能な無限のＬＥＤ調整であり、それはその特定の特性（より明るくまたはより暗く、またはより狭くまたはより広い個別発光ダイオードの色）のために各赤および緑のダイオードを選択する必要性とは対照的である。

本発明の上記の狭帯域および広帯域のＬＥＤ色覚異常の実施形態は、白色光照明ならびに色覚異常の矯正および色覚強化に適用される。明らかに、本発明のＬＥＤの実施形態は、住居ごとに複数の電球、職場で色覚障害者ごとに複数の電球、およびほとんどの小売店に適用される。先行技術の温白色ＬＥＤは、色覚異常を改善するためにほとんど効果がない。冷白色および昼光の先行技術は、タイプ４および５（表１）の色覚異常を矯正するためになすことはさらに少ない。しかしながら、青の豊富な先行技術の蛍光体ＬＥＤは、実際にはタイプ６（表１）の青の色覚異常を改善するが、それは世界の人口の０．０００１％（１０万分の１０）のみが被っているものである。カラーテレビ、カラーコンピュータディスプレイ、および携帯電話は、色覚異常の人々のためにビデオカラーを向上させるためにノッチフィルタリングすることができることにも留意されたい。

先行技術の干渉ノッチフィルタは３つの可視光帯を吸収する（そして全利用可能光の約１／２を透過させる）だけでなく、そのような先行技術はまた、残りの利用可能光の半分以上（～６０％）も吸収する２つの偏光フィルムを使用しなければならない。したがって、利用可能な光の約２５～３０％だけが、ノッチと２枚のポラロイド（登録商標）フィルムとの組み合わせによってそれを通過する。そのような先行技術の色覚異常矯正フィルタは、利用可能な屋内人工光の３／４を吸収して無駄にすることになり、これは最も許容できないことであろう。色覚異常の人々から大量の光を奪うのは、まさに間違ったことである。先行技術と本発明（図１４の実施形態）とを比較すると、屋内色覚異常を矯正しながら、利用可能な全屋内人工光の約８５％を保存することができる。これは、眼鏡のない人工的な明るい色覚異常照明や、色覚異常車両の窓にも当てはまる。本発明の色覚異常発明は、暗いレンズまたは暗い窓フィルムではなく、ほとんど検出されない非常にマイルドな色合いを表現するであろう。本発明は、はるかに少ない電力を消費しながら、３倍多い屋内光を色覚異常の人々にもたらすことができる。

本発明の別の実施形態によれば、網膜の欠陥ではない、人間の色収差レンズの欠陥によって引き起こされるぼやけ色収差は、図５～５Ｃに関して上述したように、５４０～５５０ｎｍのピーク網膜検出ゾーンではなく青および赤のスペクトルで自然に発生する。この欠陥もまた、本発明にしたがって視覚を向上させるために補償することができる。図１８は、概して１５２および１５４で示される複数の波長域の入射光を吸収するように彫刻的に組み合わされた複数の狭帯域吸収色素を組み込んだ暗いサングラス（または他の眼鏡、処方および非処方の両方）を通過する光の透過率対波長特性を示す。これらの色素は、ピーク５４０ｎｍ網膜感度域を中心とする一次高透過率域１５６のものを除く実質的に全ての波長を吸収するように選択（または彫刻）される。狭帯域透過対狭帯域吸収について明確にするために、多数の重なり合う狭帯域吸収色素が基材の中または上に組み込まれると、スペクトル全体が吸収され、基材がほぼ黒く見えることがある。しかし、色素が１つの小さなスペクトルセグメントを除いて全スペクトルを吸収する場合、その結果は１つの狭い透過帯になる可能性がある。例えば、人間のレンズの色収差（ぼやけ）を排除することを目的とした狭い緑黄色の透過帯域であり、したがって、２０／２０の完全な視力よりもはるかに優れた視力を提供する。

単一の５４０ｎｍの狭い透過帯域が、本発明のこの実施形態にしたがって彫刻することができる唯一の波長ではないことに留意されたい。本発明は、一般に、１または複数の所望の透過帯域の狭帯域吸収彫刻および狭帯域透過を教示する。透過波長のこの彫刻の目的は、色にじみを大幅に減らすことによって視力を大幅に向上させることである。透過スペクトル１５０は、サングラス光学系を用いて２０／２０よりも良好な視野を生成し、約５４０ｎｍに基本の狭い透過帯１５６を提供し、これにより人間は、はるかに大きな距離で小さい対象物をより鋭く焦点合わせできる。例えば、図１８の帯域１５６によって提供される、狭帯域の緑－黄色の２０／１０サングラス視力を有する人は、２００フィートの距離で小さい対象物を鮮明に焦点合わせすることができるであろうが、「完全な２０／２０」視力を有する人が同じ小さな物体に鋭く焦点合わせするには、２００フィートから１００フィートに移動する必要がある（図５の視力表を参照）。この例は、視力矯正レンズが不要であることを示唆するものではない。処方眼鏡、コンタクトレンズ、および／または外科的視力矯正は依然として人口の約６０％に必要である。本発明は、処方された光学矯正光学系の後、またはそれと組み合わせた場合に、２０／２０の視力を超える上記の驚異的な視力焦点の改善をもたらすことができる。

図１８の光学系はゴルファー、野球選手、観客、そして標的射手にとっては優れた選択であるが、自動車ドライバーには適していない。この狭帯域単一透過光学系（狭帯域吸収光学系ではない）は、ユーザが、黒く見えてしまう赤い信号機などの赤い物を見るのを防ぐ。図１８の狭帯域緑－黄透過光学系は、緑色および黄色の信号灯視力を可能にし、高速道路の運転者に合法的な最小量の赤信号を提供するために、図中に「好ましい赤色透過」と記された小さな赤色透過帯域１６０を含むように容易に彫刻することができる。ここでの赤の目的は安全性であり、視力ではない。２０／２０をはるかに超える視力の大部分は、約５４０ｎｍを中心とする非常に狭い透過帯１５６によって維持されている。したがって、通常の赤の色にじみは青の色にじみの度数と比較して例外的に無視できるほどであり、本発明はさらに赤の色にじみをほとんど検出できない赤のハローにするために、赤の透過を約５～１０倍減少させる。したがって、本サングラスの実施形態は、スポーツマンおよび自動車運転者に非常に適しており、２０／２０よりもはるかに優れた視界をもたらすために、５４０ｎｍで１つの狭い透過帯域の光と、わずかな量のわずかにぼやけた赤色透過を可能にする暗いサングラスを提供する。上記のように著しく改善された視力は、運動選手および観客にとって著しい競争スポーツの利益をもたらす。たった２０／２０の視力しかない人は、著しいスポーツの不利益を被るであろう。ユーザは交通標識を２倍も遠くまで読むことができる。図１８の光学系の圧倒的な特徴は、はるかに長い距離で対象物により明確に焦点合わせするための超高視力である。ただし、図１８は全スペクトル製品ではないため、このような光学系は色覚異常を矯正しない。

本発明の他の実施形態は、全スペクトル視力および２０／２０の視力よりも改善された視力を企図する。したがって、前述のように、（紫外線損傷から眼を保護するため）可視スペクトル全体を透過する広帯域ＵＶＡおよびＵＶＢ色素などの長波、広帯域、鋭いカットオフ材料の例が多数ある。他の鋭い遷移の広帯域色素は、ＵＶ波長を吸収するだけでなく、図１８の１６２に示されるような青色波長、または１６４に示されるような赤色波長も同様に吸収する。これらの広帯域の鋭い遷移の色素は、本発明の非常に狭帯域の色素発明の彫刻の主題から逸脱することなく他の色素と組み合わせて使用することができる。したがって、それらの長波長側（図１８、色素広帯域吸収体１６４参照）またはそれらの短波長側（図１８、色素広帯域吸収体１６２参照）で鋭い吸収遷移を示すいくつかの広帯域吸収体材料は、図１８の波長１５２および１５４によって示される１または複数の非常に狭帯域の彫刻色素と組み合わせることができる。

単一の色素の代わりに、帯域１６２によって示されるただ１つの広帯域長波の鋭いカットオフ色素＋波形１６４によって示されるただ１つの広帯域短波長の鋭いカットオフ色素が組み合わされている本発明の実施形態は、約５４０ｎｍを中心とする１つの狭帯域透過帯域１５６を生成するために組み合わされ、例外的に色収差のない視野を生成するが、そのような単一帯域通過レンズは、上述のように赤信号の透過がほとんどまたは全くないので決して高速道路運転に使用してはならない。そのような単一の透過帯域通過フィルタは、精密ターゲットシューター望遠鏡などには有用であるが、高速道路運転には有用ではない。ギブソン（Ｇｉｂｓｏｎ）ら（１９３５）による、および１９６０年のイルフォード（Ｉｌｆｏｒｄ）らによるゼラチン狭帯域フィルタなど、先行技術の彫刻不可能な帯域通過ガラス光学系（プラスチックではない）が存在する。しかしながら、本発明以前には、ほとんどあらゆる可視波長で多重狭帯域吸収フィルタを彫刻することはできなかった。

一般に、本発明は、異なる波長で異常に鋭いカットオンおよびカットオフ吸収勾配を示す狭帯域吸収色素の組み合わせを利用する。この特徴により、狭帯域色素は、図１８の実施形態だけでなく、本発明によって企図される他のほぼ無限の数の実施形態についても、ほぼ正確にかつより柔軟にほとんどすべての望ましい透過帯を彫刻することができる。「実施形態」とは、５４０ｎｍを中心とするものだけでなく、ほぼあらゆる想像される波長に彫刻され、異常に鋭いカットオンおよびカットオフを示す、２０／２０以上の視力のための様々な単一狭帯域透過光学素子を意味する。さらに、２つ以上の透過帯を異なる波長で彫刻して、わずかにオフホワイトの色相を有するレンズを得ることができる。さらに、狭帯域色素および急勾配広帯域色素を組み合わせて、広範囲にわたる発明の彫刻可能な思想を達成することもできる。

典型的には１００ｎｍから３００ｎｍを超える帯域幅を透過する一般的な従来の非常に広帯域のカラー染料は、本彫刻可能な発明の思想には含まれていない。何百万ものそのような従来の染料（色素）は、ぼやけた色収差を完全に排除することはできず、鮮明な高色コントラストのフルスペクトル視力を創出することができない。例えば、典型的な非常に広帯域の黄色透過または橙色透過色素は、実際には、ほとんどの緑色スペクトルおよび全赤色スペクトルからなる約２００ｎｍ幅のスペクトルを透過し、青色および緑色のスペクトルの一部のみを遮断する。そのような一般的な広帯域の黄色またはオレンジ色の色素は、白色（フルスペクトル）の画像をレンダリングすることができず、広帯域の強い太陽光を適切に遮断することができず、ぼやけた赤色の色歪みを除去することができない。濃い黄色または濃い橙色のサングラスを実現するために広帯域スペクトル（中間色）のグレー色素を広帯域の一般的な黄色または橙色の色素に添加しても、視力は損なわれたままである。同じ欠点が、すべての先行技術の広帯域色素および色素の組み合わせにも当てはまる。広帯域色素スペクトル彫刻はほとんど役に立たず、ファッションの色付けに追いやられたままであるが、視力の向上にはつながらない。

図１９のスペクトルグラフ、および図１９のブロック図バージョンの図２０は、本発明のサングラスおよび暗い薄膜窓ガラスタイプのフィルタの実施形態の両方に対する好ましい３重狭帯域透過特性を示し、全体的に色覚異常桿体スペクトル応答をいかにして最小限に抑えることができるかを示している。すなわち、すべての人に強化された色覚を創出しながら、明るい日光のまぶしさの大部分を最小限に抑える方法、赤－緑の色覚異常を矯正するために狭帯域５６０ｎｍノッチを同時にブロックする方法である。図１９および２０はまた、眼鏡、スコープ、窓、懐中電灯などの、視力および焦点を向上させるための、約５００～５９０ｎｍを中心とする２０／２０よりもはるかに優れた単一狭帯域フィルタオプションのスペクトル特性を示す。それは、ユーザが赤い信号機を見ることができるように彫刻された赤の透過帯域を選択的に含めることができる。より具体的には、図１９は、青、緑、および赤の網膜吸収、または網膜感度の帯域２００、２０２、および２０４を示し、それぞれ通常のＲＧＢ網膜センサの感度をそれぞれ表す（図１１を参照）。この網膜吸収グラフに重ね合わせて、それぞれ２０６、２０８、および２１０により、３帯域全スペクトルサングラスおよび３帯域全スペクトル窓に望ましい３つの好ましい狭い光透過帯域が示されている。上述のように、これらの透過帯域は、図２０の対応する青、緑、および赤の透過ブロック２２０、２２２、および２２４によってさらに示されるように、約４５０ｎｍ、５３０ｎｍ、および６００ｎｍを中心とする。また、図１９において、この暗い外観の本発明の全スペクトル実施形態は、色覚異常を矯正するために約５６０～５８０ｎｍで透過帯２０８と透過帯２１０との間の狭い吸収帯を意図的に位置付けていることに留意されたい。同じ効果が図２０にブロック形式で示されている。言い換えれば、暗い窓と暗い日除け装具は、３つの機能を同時に果たすことができ、すなわち、明るい日光を遮断し、誰にとっても色覚を劇的に高め、そして色覚異常を補正することである。

本発明が、２０／２０より良好な視力を生成する図１８の実施形態について、スペクトルの黄－緑部分における透過帯域１５６以外の全ての入射光を遮断するために選択され、彫刻された幾つかの色素の使用を企図していることに留意することは有用である。同じ考え方を拡張することによって、本発明の希少かつカスタマイズ可能な色素のほぼ無限に柔軟な性質は、図２０（ａ）に示される本質的に任意の、所望の独特の１個、２個、３個または他の複数の狭帯域透過の組み合わせを彫刻することができる。同様に、１～２個の狭帯域吸収色素を使用して～５６０ｎｍ前後の波長のノッチバンドを吸収すると、４００ｎｍ～７００ｎｍの全可視スペクトルにわたって高い全体の光透過率（ほぼ透明なレンズ）が得られる。また、ほとんど透明な光学系（暗い日除け装具光学系ではない）を使って、色覚異常の大部分を補正することができる。本発明の最も広い意味では、奇態および非定型の個々の色覚異常の網膜をより完全に一致させて矯正するために、ノッチスペクトル吸収レンズを注文製造することさえ可能である。後者の性能は、（以前に引用した）狭帯域色素製造業者が、より広い多様な狭帯域色素を生成するべくそれらの個々の色素の狭い吸収帯域をシフトするためにそれらの個々の分子色素構造をわずかに修正する能力を有することを思い起こすことによってより明確にされる。それは図２０（ａ）に象徴的に描かれているように、帯域２１２から２１９はピーク吸収波長を示し、２１４は狭い吸収帯域の対の間の透過帯域を示し、２１６および２１８は各色素の濃度を増減することによって各狭い吸収帯域幅をどのように広げまたは狭めることができるかを示す。図１８の単一の狭い透過帯域１５６の概念の広範囲の教示によれば、中心透過波長は、赤および緑の白熱電球信号機をカバーする等であるがこれらに限定されない他の驚くべき用途のために、本質的に他の任意の狭い透過帯域波長に配置することができ、それにより色覚異常の高速運転者のために狭帯域の赤と狭帯域の緑の光を放射することができる。このような非常に安価な用途は、交差点の信号機を狭帯域のＬＥＤ信号機に変換するよりもはるかに安価である。

いくつかの帯域に応答する標準的な網膜センサの種類は、図１９および図２０において識別されており、「Ｓ」は４２０ｎｍでピークに達する波形２００に応答するセンサについて「短い」を意味し、「Ｍ」は５３４ｎｍでピークとなる波形２０２に応答するセンサについて「中くらい」を意味し、「Ｌ」は５６４ｎｍでピークに達する赤い波形２０４に応答するセンサについて「長い」を意味する。広いスペクトルの光に応答する高応答性白黒網膜桿体センサタイプの応答特性は「Ｒ」で示され、曲線２４０は４９８ｎｍでピークに達する。３つの青、緑、および赤の透過率曲線２００、２０２、および２０４の下の全面積に対する曲線２４０によって画定される桿体視野面積の比は、本発明によって改善することができる。したがって、白黒桿体信号の非常に広い帯域のいくつかは、統合された「Ｒ」、「Ｇ」および「Ｂ」の色信号よりもさらに低減することができる。言い換えれば、Ｒ、ＧおよびＢの錐体信号ほど減衰させずに、桿体センサによってかなり弱い白黒信号を生成することができる。これは、先行技術の脆弱な層間剥離し易い狭帯域干渉フィルムを必要とせずに、全スペクトルサングラス色覚のより鮮明なまたはより高いコントラストをもたらす。従来技術と比較した本発明の同様のいくつかのさらなるスペクトルの達成に留意されたい。すなわち、緑－赤の色覚異常を矯正するための約５６０ｎｍの狭い「ノッチ」フィルタと、網膜に到達する結果として得られるより高い正味の光である。

図１９は、曲線２４０で示されるように、約４９８ｎｍをピークとし、非常に広帯域（４００ｎｍ～６００ｎｍ）の検知器である、非常に広い超高感度だが完全に色覚異常の網膜桿体を通常、活性化するスペクトルの大部分を彫刻し減少させる本発明の性能を示す。「正規化された」図１９と図２０のスペクトル曲線は当てにならない。以前に強調したように、網膜の完全に色覚異常の桿体感受性は、錐体よりも数倍（約５倍）敏感である。図１９が相対スケール（「正規化」スケールではない）で描かれている場合、非常に広い４９８ｎｍの桿体帯域２４０は、３つの４２０ｎｍ、５３４ｎｍ、および５６４ｎｍの錐体帯域２００、２０２、および２０４にそれぞれ広がる。色覚異常の桿体信号は、弱いカラー景色を圧倒する望ましくない白黒画像を生成する。メゾピック下での（中程度の明るさのレベル、または非常に暗いサングラスの状態でさえ）色検出および色コントラスト画像は、弱い光の状態では画像を「グレー」にする傾向がある。非常に敏感な４９８ｎｍ桿体検出帯域２４０の下の領域は、色覚錐体曲線の下の色検出領域の大部分を凌駕しかつ支配するであろう。錐体視力は、弱い光と暗いサングラスによってひどく損なわれる。しかしながら、３つの狭い透過帯域２２０、２２２、および２２４を使用する本発明は、帯域２２０、２２２、および２２４の間の４９８ｎｍの広いスペクトルの大部分を大きく吸収することができる。言い換えれば、通常白黒画像を見る非常に敏感な桿体検出波長のほとんどは刺激されず、そして活性化されないであろう。錐体は、比較的高い割合のＲＧＢ透過光を受光するであろう。特に、吸収され、約４６０ｎｍから５１０ｎｍまでの桿体を活性化しない、透過帯２２２と２２４との間の図２０の広帯域の光を参照されたい。そのほんのわずかな帯域の光が、非常に敏感な桿体に届くのである。その結果、桿体信号に比べて青と緑の錐体信号の比率が増加する。よりカラフルな色覚が可能である。その結果、統合錐体信号の統合桿体信号に対する比率が増加するため、色が損なわれたグレーのメゾピック視覚の代わりに、より鮮明なカラー視覚が可能になる。図２０は、本発明の暗い（平均透過率１０％）サングラスバージョンの過度に単純化された図であり、本発明がどのようにして従来技術における白色光スペクトル全体の減衰の代わりに、暗いがより鮮明なサングラスを実現するために透過帯域の狭窄化と桿体ブロッキングを用いるかを示している。白色光と桿体波長の約９０％がどのようにブロックされるかに注意されたい。それでも、青（２２０）、緑（２２２）、および赤（２２４）の高コントラスト狭帯域の～８０％が錐体に強い色を透過させることによって、明るいサングラスの日中に強化された色覚を生成する。複雑な心理的な「コントラスト」視力錯覚を理解するために、図１を参照されたい。このように、選択的かつ彫刻された透過帯域の狭帯域化を採用することによって、いくつかの網膜の利点が同時に生み出される。１）減少した桿体刺激が、正常な視力の人にとって、メゾピック色コントラスト視覚と、早い時間帯と遅い時間帯の色覚とを改善する。２）色覚異常用の暗いサングラス色コントラスト視覚は、明るい晴れの日に強化される。３）先行技術の入射角色変化は起こらない。４）赤、黄、緑、マゼンタ、白、および黒のフルカラースペクトル知覚を維持することができる。図２０は、７０億人の普通の人に高い色コントラストのサングラス視力を提供するだけでなく（図２参照）、４億７０００万人の色覚異常の人々にも色覚を向上させることに注意されたい。

メゾピック（弱い光）領域では驚くべき視力が可能となる。図１９に示されるように、適切なフィルタリングは、色強化眼鏡において眼の中の錐体対桿体比の電気信号コントラストを改善する。それはまた、本発明が暗い窓ガラスのグレージングとして使用されるときに屋内から屋外への改善された視認性を生み出し、それはまた、本発明によってグレージングされた部屋の窓の屋内太陽光照射を色強調する。狭帯域の吸収フィルタ処理された（グレージングされた）日光の下で、色覚障害の人でも、より鮮やかな屋内の真のカラーアイテムを見ることができる。本発明は、遺伝的に３つの赤、緑または青の受容体を完全に欠いている一部の色覚異常の人々には適用されないが、本発明がほとんどの色覚異常について視力を著しく改善できることは確かである。さらに、本発明が、ほぼすべての人にとって、鮮やかな色覚と人間の生産性を同時に著しく改善することができることも同様に確かである。

特に１００℃近くの非毒性の熱溶剤に溶解する場合、溶解性狭帯域色素は、小売用眼鏡ディスペンサによる狭帯域着色のいくつかの混合物によってＣＲ３９レンズのような透明プラスチックレンズを、特にほとんど色覚異常または色覚障害の人々にとって価値のある鮮やかな色強化光学系に変えることを可能にする。任意選択的に、眼鏡技師は、処方眼鏡または非処方眼鏡を着用する色覚障害のない人々の視力を劇的に強化することができる。狭帯域色素は、多くのポリマー、モノマー、無毒性および不燃性油、そして好ましくは界面活性剤ベースの超無毒性熱水溶液に可溶性および分散性であることが知られている。したがって、本発明のいくつかの別々の狭帯域着色色素の混合物を装備した眼鏡技師は、患者が待っている間に、ほんの数分で、異なる種類および程度の色覚異常をカスタム矯正することができる。同様に、本発明の他の多くの変形態様を装備した眼鏡技師は、強化されたサングラス色覚を生成することができ、そして既存の処方眼鏡患者および非処方患者に対して「完全な２０／２０視力」よりもよい視力を生成することさえできる。さらに、柔らかく多孔質のコンタクトレンズでさえも、狭帯域色素で穏やかに前染色されることができ、より鮮やかな色覚を作り出す高度に透明なコンタクトレンズを製造することができる。本発明のコンタクトレンズに必要とされるほんの百万分の一（ｐｐｍ）の色素化学物質は、界面活性剤が水に添加されない限り水溶性ではなく、そして色素化学物質も非毒性であり、したがって、コンタクトレンズ患者に処方するのに安全であるべきである。

拡張により、そして上記の眼鏡レンズ着色と同様に、本発明の熱い狭帯域混合物溶液により、好ましくは水ベースの界面活性剤のカスタム染色により、薄膜窓ガラスポリマーをカスタム着色することができる。後者のオプションは、複数の（重なり合う）透明なプルダウンウィンドウシェードを含む、カスタムのフィールド着色建物および車両ウィンドウオプションの無限の多様性を開き、それは、色を強化し、２０／２０視力を鮮鋭にし、かつ／または、労働生産性を著しく向上させ、偏光を遮断し、そしてプルダウンシェード光学効果のほぼ無限の類似した組み合わせをもたらす。

もう１つの驚くべきメゾピック視力強化は上記から推測することができる。非常に優れた単一の５３０ｎｍから５５０ｎｍの緑がかった黄色のＬＥＤ発光懐中電灯／スポットライト／ヘッドライトの実施形態が可能である。図１５、１６、および１７に関して説明したように、５３０～５５０ｎｍの波長域の狭帯域ＬＥＤが利用可能である。しかし、通常、懐中電灯に狭帯域の緑がかった黄色のＬＥＤを選択することはない。ほとんどの人は、白色光の懐中電灯が遠方での色覚をレンダリングすると誤って想定しているからである。これは非常に欠陥のある想定である。白色光で照らされた遠方の物体は、非常に弱い暗所（厳密には白黒）の桿体網膜像のみを返す（反射する）。基本的に色はまったくない。人間の心は、網膜色錐体では検出できない幻想的なカラー画像を作り出す傾向がある。白い懐中電灯から戻ってくる非常に薄暗い青と赤のスペクトル光の大部分は、不活性な錐体に当たってしまい、人間のレンズによって著しく色がぼやけてしまい、低い光レベルでは桿体だけが活性になる。このような非常に弱く遠方の暗視条件下では、青、緑、または赤の錐体は作動しない。したがって、単一の狭帯域の緑がかった黄色の５３０ｎｍまたは５５０ｎｍのＬＥＤ光ビームは、実際に検出可能な光を戻し、はるかに鮮明な焦点と最も明るい検出可能な光を生成する。これらはすべて懐中電灯の電池寿命を大幅に延ばすだろう。５２０～５５０ｎｍの狭放射帯域ＬＥＤ懐中電灯は、最高の遠方補助なし暗視画像をレンダリングするのに最適である。最も鮮明な焦点は緑黄色の光になるが、最高の桿体感度は４９８ｎｍになる。したがって、５２０ｎｍのＬＥＤ光は、色覚異常吸収光学系（５６０ｎｍ）でさえもブロックしないという良い妥協点となるであろう。もう一つの便利な懐中電灯は、最大距離の暗所視（ピーク感度）桿体視力のために、４９８ｎｍの放射青色光に切り替えられたクローズアップ色覚のための切り替え可能な白色ＬＥＤであろう。

これまでのところ、本発明は、狭い透過帯域の光の彫刻も可能にする、偶然とも考えられる新規な彫刻された狭帯域吸収フィルタリングに主に取り組んできた。この種のコントラスト色の強調は、図２１に示す加法色知覚と呼ばれ、これは、原色の赤、緑および青（ＲＧＢ）の光が眼に到達する前に加算されると、白が知覚され得ることを示す。加法波長混色は、眼に到達する前に２つ以上の波長の光を加えることによって作り出される。赤、緑、青は、眼鏡、電球、プロジェクタ、コンピュータ端末などの加法混色システムで使用される加法混色の主波長である。図２１からわかるように、黄色の光は単に緑色の光と赤色の光を足し合わせたものである。しかし、緑プラス赤だけではなく、純粋な黄色の波長の光が存在することを強調しておく必要がある。減色のもう１つの古典的な世界を図２２に示す。これは、塗料と同様に、眼に到達する前に、黄色、マゼンタ、シアン（Ｙ、Ｍ、およびＣ）の主化学物質が反射された白色光から色を差し引かれる方法を示している。減色法によって黒色光（より正確には、光無し）を生成することができる。原色の減法混色の黄色、マゼンタ、シアンは、塗料、インク、衣服などに幅広く使用されている。白色光スペクトルに単一の「マゼンタ」波長のようなものがないことに注意されたい。真の黄色の光は、純粋な白色光のスペクトルに存在する。したがって、黄色とマゼンタとシアンの光を合わせても「黒色光」は生じない。黒はすべての色の光が完全に存在しないことである。

ここでの、これまでの色覚の議論はすべて透過および吸収光学系を包含していた。（例えば）白い紙の上のインクまたは塗料の場合、狭帯域透過インクまたは塗料の入射白色光照明は最初に材料を通過しなければならず、残りの狭帯域光が白色の基材紙で反射され網膜で単一の真の狭帯域の色として受け取られる前に、すべての波長が狭帯域材料によって吸収される。広帯域反射顔料は、狭帯域の光を反射することはできない。したがって、狭い反射色帯域の光は、本発明に特有の、まだ想像もつかない印刷カラー画像を生成することができる。この文書を通して、例外的に狭い帯域の吸収色素を彫刻して、色覚異常の治療法およびより活発な正常視力を含む予期せぬ強化された視覚を作り出すことができることが指摘されてきた。図２３に示すように、本発明の狭帯域インクを白紙上に付着させると、同様に驚くほど鮮やかな色のコントラストが生じる。

図２３は、スペクトル曲線３００によって示される非常に広帯域の緑－赤の先行技術の黄色インクをグラフで示し、それは白い紙の上で「黄色インク」として知覚される。白い紙によって反射される１つの狭帯域の純粋な５８０ｎｍの黄色光３０４を除いて、全てが狭い波長３０２を有する複数の色素によって吸収される、白い紙に当たる白色光の応答も示されている。白色光中に存在する真の黄色光は、インクを透過して白色紙に当たり、続いて白色紙からほぼ全反射し、再びインクを通過して純粋な狭帯域黄色光として網膜に現れることができる。この狭帯域黄色インクの例は、「黄色インク」としても知覚されるスペクトル曲線３００によって示される先行技術の広帯域黄色インクとは著しく異なるが、そのような従来技術の広帯域黄色インクは、実際にはかなりの量の緑、黄、橙、および赤の光で構成されている。本発明は、擬似色ではなく、いくつかの狭帯域吸収色素を使用して、真の狭帯域スペクトルインク色を彫刻することができる。さらに、本発明のインクは、図２３に示されている黄色インクの例だけではなく、これまで人間の眼には見られなかった無限の独自のインク色の配列の生成を可能にする。網膜検出の最端部で約４００ｎｍを中心とした超深青色狭帯域インク（図示せず）は、本発明の彫刻可能なインクの発明によって製造することができる。青、緑、黄、橙、赤、マゼンタ、およびシアンのインクのほとんどすべての真に独特な色相は、本発明の教示を使用することによって当業者によって生成され得る。無数の独自の高い安全性のインク用途が豊富にある。さらに、狭帯域インクの三原色（青、緑、および赤）がカラー画像を印刷するために使用される場合、図３Ｅの強化写真に示される人間の視覚画像と同様に、非常に高い色コントラストのマトリックスドット画像が生成され得る。これまで印刷物では見られなかった色を含む印刷されたマトリックスドットカラー画像が可能になる。マトリックスドット印刷画像は、元の景色の色よりも鮮やかであるように眼には見える。例えば、現実の景色が非常に濃い４００ｎｍの青の物体を含む場合、従来技術の典型的な４８０ｎｍの青インクは、そのような元の４００ｎｍの青のカラー景色を再現することができない。したがって、５６０ｎｍの吸収ノッチ特性を有する狭帯域インクドットは、図３Ａのように色覚異常を補償し、色覚異常用のフルカラー画像をレンダリングするべくマトリックスドット印刷することができる。ここで詳細を説明しなくても、色覚異常の減色塗料を、色覚異常用の補正されたカラー画像をレンダリングするように設計することもできることは当業者には明らかであろう。それにもかかわらず、特に最大コントラスト比較のために互いに隣接して塗装されている場合には、任意の波長の単一狭帯域カラー塗料を白色表面上に塗装して、従来技術の塗料によって以前は知覚されなかった鮮やかな高コントラスト単色を得ることができる。そしてもちろん、狭帯域マトリックスドット印刷画像を白地に印刷して、鮮明な高コントラスト画像をレンダリングすることができ（図３Ｅ）、それは、白い背景紙、ポスター、白い高速道路の看板、あるいは写真用フィルムの投影では、これまでに認識されたこともなかった。

狭い赤、緑および青の狭い透過帯（図２３）の高い色コントラストのマトリックスドット印刷についてのこれまでの議論は、写真用デジタルカメラ、携帯電話、その他多数のビデオ機器において現在非常に広く使用されているアクティブ（電子）デジタル色覚センサデバイスにおけるもう１つのマトリックスドットタイプの巨大用途を開く。ほとんどすべての従来技術の電子（能動）画像センサは、図２４に示すＢｙｒａｎ Ｂａｙｅｒ（Ｅａｓｔｍａｎ Ｋｏｄａｋ社）による１９７６年Ｂａｙｅｒカラーフィルタ（特許第３，９７１，０６５号）と同様の広帯域の赤、緑および青の染料および顔料を使用する。図２４は、各ＲＧＢソリッドステート光検出器４２０に対して比較的広帯域のＲＧＢ透過フィルタ４００、４１０、および４３０を歴史的に採用する多くの一般的な従来技術のＢａｙｅｒデジタルカラーカメラフィルタ方式、またはそれらのフィルタための基材として用いられるセンサ「画素」の１つを示す。従来技術のカラー画素は、本質的に、何百万もの個々のソリッドステートセンサの各々の上の透明インクのナノ液滴よりもはるかに多くはない。図２４におけるそのような従来技術の広帯域カラーフィルタリングは、比較的貧弱なコントラストカラー画素および画像を生成する。これは、「モザイク画像再構成」と呼ばれる精巧なコンピュータ化された電子的明度（明るさ）および色度（色）の画素マイクロプロセッシングによって回復されなければならない。したがって、すべてのデジタルカメラは、カラー画像およびビデオ画像を正確に復元するために高速クロック速度デジタルアルゴリズムカラー再構成マイクロプロセッシングを使用し、そのような高速クロック速度は比例してより高い電力（バッテリ）消費を必要とする。クロック速度はバッテリの消費電力に正比例する。したがって、１０倍速いクロック速度のマイクロプロセッシングは１０倍以上のバッテリ電力を消費する。

４００、４１０、および４３０に示す広帯域の従来技術のフィルタの代わりに、サブミクロンサイズのドット４００、４１０、および４３０が図２０に示す狭帯域色素を組み込んでいるとき、本発明の超狭帯域色素透過フィルタを使用して電子モザイク画像再構成を単純化することができる。得られた狭帯域染料の個々のマトリックスドット状（４００、４１０、および４３０）パターンをポリマー画素に解離して、狭帯域緑、狭帯域赤、および狭帯域青の透過画素の単一の狭透過波長透過画素ドットをそれぞれ製造する。そのような狭帯域画素は、従来技術のソリッドステートデジタルセンサおよびカメラ製造において知られている技術を使用して基材ソリッドステートセンサ画素４２０に適用される。高コントラストフィルタのための本発明のより狭い帯域透過色素混合物の使用は、手間の掛かるマイクロプロセッシングモザイク再構成の必要性を減らし、そしてまた色の増強を可能にする。したがって、マイクロプロセッサ電力消費をより低減することは、本発明の１つのビデオ利益である。ユニークなデジタルカラー景色ももう１つの利点である。したがって、本発明の狭帯域彫刻発明を用いれば、より広い帯域幅の従来技術のＢａｙｅｒフィルトレーションおよび精巧なマイクロプロセッシングを改善することができる。

図２５は、典型的な眼鏡に使用されるＣＲ３９プラスチック基材などの、内部に４５２で示される本発明による１または複数の適切な狭帯域色素を組み込んだ典型的な基材４５０を示す。同様に、図２６は、４６２で示される１つ以上の適切な狭帯域色素を組み込んだコンタクトレンズ４６０などの基材を示し、図２７は、上述のように、適切な色素または色素の組み合わせ４７２も組み込んだ窓薄膜４７０を示す。上記の狭帯域色素は、押出し前または注型前に溶融して熱いポリマーまたはモノマーに混合することができ；界面活性剤の有無にかかわらず多種多様な溶媒に溶解してから、透明ポリマー基材に添加して、最終部品にキャストまたは射出成形することができ；本発明の主旨から逸脱することなく、光学的に透明な基材（ホット着色または加圧注入など）に化学吸収させることができ、または上記の色素または色素の組合せを他の既知の方法で適切な基材に組み込むことができる。溶解性狭帯域色素は、特に１００℃付近の非毒性の熱溶剤に溶解した場合、小売店の眼鏡技師の眼鏡ディスペンサによる狭帯域着色の幾つかの混合物が、ＣＲ３９レンズのような透明プラスチックレンズを鮮やかな色強化光学系に、特にほとんどの色覚異常または色欠損の人々のために変換することを可能とする。それによって、ほぼ１２億人の色覚異常のほとんどのための即時の色覚異常治療を提供する。任意に、眼鏡技師は、処方眼鏡または非処方眼鏡を着用する１０億人を超える非色覚異常人口を劇的に色彩強化することができる。狭帯域色素は、多くのポリマー、モノマー、無毒性および不燃性油、そして好ましくは界面活性剤ベースの超無毒性熱水溶液に可溶性および分散性であることが知られている。何百万もの広帯域染料および顔料があるが、ここで上述したもののような狭帯域可視スペクトル吸収染料化学物質はほんのわずかしかない。これらの色素の分子構造はそれらのスペクトル吸収ピークをシフトするためにカスタム変更することができ、その結果、本発明の広い思想を完全に維持しつつ本発明は現在の数十の現在公表され市販されている色素に限定されないことを強調すべきである。

本発明によれば、将来のすべての透明レンズは、ほとんど検出されないほど透明な着色レンズであるがそれでも正常な人および色覚異常の人の誰にとってもより鮮やかな緑と赤を生成するためにわずかな又は顕著な５６０ｎｍの狭帯域ノッチ「着色」を有することができる。すべての非常に普及しているＣＲ３９レンズが製造される基本的な出発ポリマー樹脂（ジエチレングリコールビスアリルカーボネート）は、２００℃をはるかに超える温度、すなわち最も狭帯域の色素を溶融する温度に短時間加熱することができる。したがって、出発樹脂の注型および架橋の前にノッチ色素を溶融させてＣＲ３９モノマー樹脂に分散させると、完成した処方レンズの厚さが異なるという事実にもかかわらず、すべてのＣＲ３９レンズにほとんど眼に見えない狭帯域ノッチフィルタを挿入できる。ＣＲ３９製造業者は、各ベースカーブブランクから生じる平均仕上げ（研削および研磨）レンズ厚を見越して、それらの多くの「ベースカーブ」ブランク（「ホッケーパック」）のそれぞれにおける狭帯域濃度を変えることができる。耐衝撃性ポリカーボネートレンズ材料のような高温で本発明の狭帯域色素を容易に溶解するＣＲ３９以外の材料についても同じことが言える。色覚異常を矯正する一方で、通常の視覚の人々に劇的により鮮やかな緑、赤、および青を提供するように、図１９および図２０に示すような暗い非処方サングラスのただ１つのバージョンを製造できることは明らかである。したがって、１つの製造されたサングラスレンズを誰でも用いることができる。光学技術の当業者は、本発明が本質的に全ての既知の先行技術の視覚技術と組み合わせることができることを認識するであろう。例えば、フォトクロミック自己暗色化光学、ファッションカラー着色プラクティス、反射防止コーティング、偏光光学、スクラッチ耐性コーティング、熱光学暗色化化学物質、電気光学技術、ガソクロミック窓、液晶光学等であり、本発明の思想を限定することなく、そして逸脱することなく組み合わせられる。

さらに、本明細書全体を通して示されたように、人間の色覚は確かにそのような深い驚異であり、そして非常に多くのバリエーションを含むので、本発明の思想から逸脱することなく、本明細書で提供される彫刻されたマルチバンドスペクトル波長の例がすべて、より短いまたはより長い波長に容易にシフトされて個別の最適ハイコントラストの正味の透過色相を得ることができる。また、本発明の色覚目標を満たすことができる複数の狭帯域透過帯を有することが知られている狭帯域化学色素は１つもないことも指摘されている。より高い又はより低い色素濃度が、より高い又はより低いスペクトル吸収と、より広い又はより狭い帯域幅を生じることは、これらのスペクトル技術に精通している人々にはよく知られている。現在の多重鮮鋭遷移狭帯域の発明では、その特性のすべてが企図されている。本発明の思想において、特定の色素および特定の好ましい色素波長は、本発明の思想から実質的に逸脱することなく、多数の個々の狭帯域色素を含めて、はるかに高いまたは低い濃度で、より短いまたはより長い波長に変えることができる。

上述のことは、網膜に到達する前に可視光スペクトルを彫刻するために、１つ以上の狭帯域吸収色素を使用することにおける独自性および驚くべき結果を明確にするように努力してきた。上述したように、「狭帯域吸収色素」という用語は、図２０ａに示されている多くの仮定の吸収色素２１２から２１９と同様に、そして特に２１６で示される、通常２０から６０ナノメートル幅未満の狭いスペクトル帯域にわたって強い吸収を示す色素を意味する。他の何百万もの通常の広帯域吸収色素の中には、ほんの数十のそのような例外的に狭い帯域の吸収色素が存在する。本発明者は、複数の狭帯域吸収色素を組み合わせることによって非常に耐久性のある狭帯域透過フィルタを製造（彫刻）できることを認識した。例えば、図２０ａは、それぞれが約３０ｎｍの異常に狭い吸収帯域幅を有する吸収帯を描いた、多数の仮定の狭帯域吸収色素２１２～２１９で散乱された全可視スペクトルを示す。この図に示されるように、複数の狭帯域色素を組み合わせることにより、透過帯２１４のような、ほとんどの波長において非常に望ましい等しく狭い透過帯を作り出すことができる。同様に、同じ狭帯域吸収色素を組み合わせて、色覚障害者用のノッチフィルタ、人間の生産性も向上させる色覚を大幅に向上させるための複数の透過帯域フィルタ、そして、２０／２０を超える完全な視力を可能にする狭帯域視力さえも、加えて上記のように、他にも多くの光デバイスアプリケーションおよび独自のインクを生成することができる。

また、前述のように、そして図２８に示すように、本発明の別の実施形態は、誰にとってもより鮮やかな色をレンダリングするために、特に約４億７千万人の色覚異常者まで色覚をレンダリングするためにカラフルな塗料およびインクおよび写真に適用されるノッチオーバーコートを含み、そして眼鏡を必要としない。フィンランドのＴｉｋｋｕｒｉｌａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによると、塗料とコーティング業界（インクではない）に関してのみ述べるならば、保護用および装飾用塗料とコーティングの世界的年間価値は約１，３００億ドルである。印刷や写真に限らず、インクなどのより広範な用途では、商業業界の潜在的可能性が、上記の単なる１，３００億ドルの塗料業界の見積もりを大幅に上回るまでにさらに増加する。図２８に示す本発明のノッチオーバーコート発明は、実際には、図１１および図１２で説明し例示したノッチフィルタ付き薄膜およびノッチ付き光源と同様の「ノッチ付き塗料およびノッチ付きインク」を創出することによって、塗料およびインクおよび写真への応用をさらに拡大する。より簡潔には、本明細書で論じられる狭帯域吸収色素は、塗料、コーティング、およびインクに直接混合することができ、または好ましくは、狭帯域吸収染料は、装飾用または保護用塗料またはインクまたは写真上のオーバーコート上の非常に薄いコーティング最終オーバーコートとして塗布することができる。

図２８は、木材または金属または紙４７８などの基材上の塗料またはインクまたはカラー写真４７６に塗布された非常に薄い狭帯域吸収オーバーコート４７４を示す。塗料やインク上の非常に薄い狭帯域ノッチフィルタオーバーコート４７４が、通常の視力と色覚異常の人々の両方に深遠な衝撃を生成することができ、かつ眼鏡や特別な照明を全く必要としない。図２８の４７４で示されている本発明の好ましいトップオーバーコートの実施形態では、狭帯域吸収色素が非常に薄いオーバーコートとして塗料、インク、または写真上に塗布されている。分光法の当業者には理解されるように、カラフルな塗料またはインクに当たる白色光は、光が人間の眼に届く前に２回狭帯域色素オーバーコートを通過しなければならない。言い換えれば、入射白色光は、最初に狭帯域ノッチオーバーコート染料４７４を通過し、その後、塗料またはインク層４７６の上面に入射しなければならず、白色光のいくつかの波長は、塗料またはインクにより吸収され、他の波長はそれが観察者によって見られる前に二度目の同じ薄い狭帯域の薄いトップコートを通って反射される。したがって、そのような外面二重通過狭帯域色素オーバーコートは、単一通過狭帯域吸収の２倍の有効狭帯域波長吸収を示し、したがって、狭帯域吸収ノッチ塗料またはインクを生成するために必要な狭帯域色素濃度がより低いことは当業者にとって明らかである。

例えば、５６０ｎｍまたは５８０ｎｍのピーク波長を有する狭帯域吸収色素の非常に薄いコーティングは、車両のような緑色または赤色の塗装物体上にオーバーコートされ、色覚障害者に大きな影響を与えるであろう。従来技術の緑色または赤色の塗装車両は、通常、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、色覚障害者にはオリーブ色または黄褐色の車両と見なされ、実際の緑色および赤色が図３Ｂに示されている。しかし、４７４で示すように、本発明に従って車両用塗料をオーバーコートノッチフィルタ処理した場合、色覚障害者は、これまで経験したことがないような非常に緑色または非常に赤色の車両を見ることになる。カラフルな看板、道路標識、写真、広告など、薄いノッチを重ね塗りすると、何百万人もの色覚異常の人々を驚かせるであろう。同様に、カラフルな印刷された本／雑誌、カラー新聞、写真なども、これまでに見たことのない新しい緑と赤の色として、何百万人もの色覚障害者に見られることになるだろう。そのような薄い狭帯域ノッチオーバーコートはまた、これまで以上に鮮やかなカラー塗料およびインクを用いて通常の視覚の人々に影響を与えるであろう。そのような重大な視覚的影響は、より多くの印刷物（書籍／雑誌など）を販売するのを助け、広告主がより魅力的な色付きの製品を販売するのを助けることができる。

図１５～図１７に関して上述したように、図２９に示すように新規で好ましい色覚異常矯正ＬＥＤ照明アプローチが可能であり、その場合、４８０のプラスチックヘルメットが、電球４８４等の汎用的な発光ダイオード（ＬＥＤ）光源を覆っている。ヘルメットは、少なくとも１つの適切な狭帯域吸収色素を組み込んだ光学的に透明な基材からなる。前述のように、図１５はＬＥＤランプの個々の狭帯域発光波長の典型的な配列を示し、図１６は元のＬＥＤ準白色光源の狭帯域の赤、緑および青の発光波長１２０、１２２および１２４をそれぞれ示す。図１７は、青色から赤色の連続したＬＥＤ光を刺激してほぼ連続した白色光を生成する、より最近の多重蛍光体被覆高効率青色ＬＥＤを表す出力波形１３０を示す。これは究極の太陽スペクトル連続体をより厳密に近似する。ＬＥＤ電球４８２は、住宅、商業、および職場における色覚異常を矯正するために、図１７の狭帯域１３２によって示される吸収特性を有する吸収ノッチフィルタ色素を有する薄膜でコーティングされまたは覆われる。図示のＬＥＤノッチフィルタ４８０は、先に言及した１または複数の狭帯域吸収色素を埋め込んだ液体浸漬薄膜またはいくつかの弾性またはゴム状薄膜シースのうちの１つの形態をとることができる。

白色光スペクトル連続照明を生成する白熱光源および蛍光光源もまた、図１１および図１２に関して説明し図３０に示すように「ノッチフィルタ」を設けることができる。この図は、前述のタイプの少なくとも１つの狭帯域吸収色素をプレドープされている薄いプラスチックフィルム４８４を含む一般的な管状蛍光光源、または電球４８６を示す。フィルムは光源と周囲との間に挟まれているので、管状ランプの周りに巻き付けて固定することができる。狭帯域色素は、（緑－黄色（～５６０ｎｍ）の小さなノッチを除いて）白熱灯または蛍光光源からの連続光の大部分を屋内の照明に使用することを可能とする。そのようなフィルタ処理された人工照明は、通常の視覚の人々にはより豊かな緑と赤でわずかに青みがかって見えるだろうが、ほとんどの色覚異常の人々は屋内の人工光の色覚異常に苦しむことはないだろう。本発明によれば、電球などの人工光源は、屋内の人工照明の色覚異常を矯正するために、図１４のノッチフィルタで覆われるかまたは溶媒でコーティングされる。

本明細書で提供される彫刻された多重狭帯域スペクトル波長の例はすべて、より短いまたはより長い波長に容易にシフトされて、本発明の思想から逸脱することなく個別の最適な高コントラストの正味の透過色相を得ることができる。指摘したように、本発明の色覚目標を満たすことができる複数の狭帯域透過帯を有することが知られている１つの狭帯域化学色素はない。さらに、これらのスペクトル技術に精通している人は、より高いまたはより低い色素濃度がより高いまたはより低いスペクトル吸収に加えてより広いまたはより狭い帯域幅を生じることを知っている。それらの特性のすべてが、多重鮮鋭遷移狭帯域の本発明で企図されている。本発明の思想において、特定の色素および特定の好ましい色素波長は、本発明の思想から実質的に逸脱することなく、多数の個々の狭帯域色素を含めて、はるかに高いまたは低い濃度で、より短いまたはより長い波長に変えることができる。

本発明の好ましい実施形態の上記の説明は例示的なものであり、特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の思想および範囲から逸脱することなく多数の変形および組み合わせが可能であることが理解されよう。

Claims (24)

1. 色覚および／または焦点の鋭さを強化するために、干渉フィルタを必要とせずに可視光吸収スペクトル波形を成形する装置であって、
   光学的に透明な基材と、
   前記基材を、色素により改変された色素改変基材とするために前記基材上又は前記基材内に組み込まれた少なくとも１つの可視光吸収色素と、を有し、
   前記少なくとも１つの可視光吸収色素及び前記色素改変基材は、前記色素改変基材への入射可視光を選択された吸収のピーク波長でフィルタリングするために、選択された前記ピーク波長において前記ピーク波長の半分で２０～６０ｎｍの吸収の帯域幅を有し、かつ、前記色素改変基材における前記ピーク波長は、前記入射可視光の入射角の変化と共に変化せず、
   色覚異常を軽減し、網膜画像を鮮鋭化し、かつ／または色コントラスト視力を向上させるように、可視光の少なくとも１つの所望の透過帯域または減衰帯域を生成するべく前記入射可視光をフィルタリングするために、前記色素改変基材が、前記色素改変基材の光透過スペクトル波形特性を前記可視光吸収色素で成形して得られる可視光吸収スペクトル波形特性を有する、装置。
2. 前記基材が光学的に透明な薄膜であり、前記少なくとも１つの可視光吸収色素が、各々選択された異なる吸収のピーク波長をもつ可視光吸収色素の混合物であり、
   前記色素改変基材を透過した入射可視光が、前記入射可視光の入射角の変化と共に色が変化せず、かつ、
   前記可視光吸収色素の混合物が、前記薄膜を適用された窓を通して、屋外を見るときの色コントラストを強化しかつ屋内を照明するときの色コントラストを強化するように、可視光の少なくとも１つの所望の透過帯域または減衰帯域を生成するべく、前記入射可視光における複数の吸収ピーク波長を含む光透過スペクトル波形特性を前記薄膜内に生成するように選択される、請求項１に記載の装置。
3. 前記少なくとも１つの可視光吸収色素が、前記基材内の複数の可視光吸収色素を含み、前記可視光吸収色素の各々が、可視光について異なる選択されたピーク波長と選択された前記ピーク波長におけるスペクトル吸収遷移とを有する個々の吸収波形を付与することによって、光の吸収の前記帯域幅を付与するものであり、前記可視光吸収色素は、可視光の複数の選択された透過帯域のスペクトル波形を成形するために組み合わされている、請求項１に記載の装置。
4. 前記可視光吸収色素が、視覚的鋭さを強化するために、４５０ｎｍ、５３０ｎｍ、および６００ｎｍに中心がある透過帯域を生成するべく、選択されたピーク波長における吸収帯域を付与するように組み合わされており、各可視光吸収色素は、前記帯域幅を付与する、請求項３に記載の装置。
5. 前記色素改変基材が、自然の光源又は人工的光源と視認者との間に挿入された薄膜である、請求項３に記載の装置。
6. 前記色素改変基材が、発光体を取り巻くように配置された薄膜である、請求項１に記載の装置。
7. 前記色素改変基材が、入射可視光に対し、５６０ｎｍを中心とする吸収のピーク波長と、前記帯域幅をもつ前記ピーク波長からのスペクトル遷移勾配とを有し、それにより、色覚異常を軽減し、色コントラスト視覚を強化し、かつ／または、視力焦点及び鮮鋭さを鋭くするように、透過光または反射光のスペクトル波形が成形される、請求項１に記載の装置。
8. 前記可視光吸収色素が、人間の網膜の赤と緑の錐体感度の重複により生じる色覚異常を矯正するように選択された、吸収のピーク波長と前記ピーク波長の近傍の吸収波長の対応する帯域幅とをもつ単一の可視光吸収色素であり、選択された前記可視光吸収色素が、前記錐体感度の重複を生じる波長範囲を含んで網膜の錐体上に入射する可視光波長における選択された帯域を吸収する、請求項１に記載の装置。
9. 可視波長で出射した光が前記色素改変基材上に当たる、白熱電球、蛍光灯、またはＬＥＤの光源をさらに有し、
   前記色素改変基材が、前記光源のための可視光フィルタであり、
   前記可視光フィルタが、可視光の吸収および透過の特性を付与する複数の可視光吸収色素を組み込まれており、
   前記可視光の吸収特性および透過特性は、前記光源からの光の入射角の変化と共に変化せず、かつ、
   前記複数の可視光吸収色素により、ピーク波長と前記波長ピークからの遷移とを有する可視光吸収特性を付与することによって、選択された波長における吸収スペクトル波形特性を有する前記可視光フィルタからの出射光スペクトルを生成する、請求項１に記載の装置。
10. 少なくとも１つの前記可視光吸収色素が、可視光吸収色素の混合物であり、各可視光吸収色素が異なる選択された吸収のピーク波長を付与し、各可視光吸収色素が、前記帯域幅を付与し、かつ、
    前記可視光吸収色素の混合物が、収差のない鮮明な視力及び２０／２０よりも良好な視力へと向上させるべく、５４０ｎｍのピーク波長において可視光の透過帯域を付与するようにスペクトル波形特性を成形する、請求項１に記載の装置。
11. 前記混合物が、
    ５６０ｎｍ～７００ｎｍの間における第１の最大スペクトル吸収の前記帯域幅を付与するための第１の単一または複数の可視光吸収色素と、
    ５２０ｎｍ～４００ｎｍの間における第２の最大スペクトル吸収の前記帯域幅を付与するための第２の単一または複数の可視光吸収色素と、を含み、
    前記第１及び第２の単一または複数の可視光吸収色素が、色収差のない網膜画像を生成するように、５４０ｎｍを中心とする１つの透過帯域をもつスペクトルを生成するために組み合わされる、請求項１０に記載の装置。
12. 前記複数の可視光吸収色素が、色覚を向上させ色覚異常を緩和するように、４５０ｎｍ、５３０ｎｍ、および６００ｎｍを中心とする３つの可視光波長の透過帯域を付与する、請求項７に記載の装置。
13. 前記色素改変基材が、全ての入射角で当たる光を吸収するために、可視光源と人間の眼との間に配置可能であり、前記色素改変基材が、入射光の選択されたピーク波長の周りで、前記帯域幅を有する、請求項１に記載の装置。
14. 複数の前記可視光吸収色素を有し、各可視光吸収色素が、入射光の選択された異なるピーク波長の周りで、前記帯域幅を付与し、かつ、可視光の複数の透過帯域または吸収帯域を生成するために選択される、請求項１３に記載の装置。
15. 前記色素改変基材が、眼のための装具である、請求項１に記載の装置。
16. 前記眼のための装具が、眼鏡レンズまたはコンタクトレンズである、請求項１５に記載の装置。
17. 前記色素改変基材がレンズである、請求項１に記載の装置。
18. 前記色素改変基材が、直接的な可視光源または反射による可視光源のためのフィルタを形成する、請求項１に記載の装置。
19. 色覚および／または焦点の鋭さを強化するために、干渉フィルタなしで可視光吸収スペクトルを成形するフィルタ装置であって、
    光学的に透明な基材と、
    前記基材を、色素により改変された色素改変基材とするために前記基材上又は前記基材内に組み込まれた少なくとも１つの可視光吸収色素と、を有し、
    前記少なくとも１つの可視光吸収色素は、前記色素改変基材がピーク波長の半分で２０～６０ｎｍのスペクトル吸収の帯域幅を含むスペクトル波形特性を生じるように選択された単一の可視光吸収色素とすることが可能であり、前記少なくとも１つの可視光吸収色素及び前記色素改変基材は、選択されたピーク波長で少なくとも１つの所望するスペクトル吸収帯域を設けるために前記色素改変基材への入射可視光をフィルタリングするべく前記色素改変基材の光透過特性のスペクトル波形を成形し、
    前記少なくとも１つの可視光吸収色素は、前記色素改変基材において選択された異なるピーク吸収波長でのスペクトル吸収波形透過特性を生じるために入射する可視光を成形するように選択された可視光吸収色素の混合物とすることが可能であり、それによって、各可視光吸収色素についての選択されたピーク波長を有すると共に選択されたピーク波長でのスペクトル吸収遷移を有する複数の透過帯域及び吸収帯域を生じるために入射可視光をフィルタリングするべく前記色素改変基材の光透過特性のスペクトル波形を成形し、前記可視光吸収色素の混合物は、選択されたピーク波長での可視光の複数の選択されたスペクトル透過帯域を成形するように組み合わされ、前記選択されたピーク波長は、４５０ｎｍ、５３０ｎｍ、及び６００ｎｍを中心とする透過帯域と４８０ｎｍ及び５８０ｎｍ中心とする光吸収帯域とを生じるように離間し、各可視光吸収色素は、ピーク波長の半分で２０～６０ｎｍの光吸収の帯域幅を付与し、かつ、
    各前記可視光吸収色素についての、及び前記色素改変基材についての、吸収の前記ピーク波長が角度感受性フィルタリングに無関係でありかつ前記基材への可視光の入射角の変化と共に変化しないことによって、前記色素改変基材を通り透過した入射可視光が前記可視光の入射角の変化と共に色を変えないことで、網膜画像を先鋭化し、かつ／又は色コントラスト視力を向上させる、装置。
20. 前記基材が、干渉フィルタの層又はコーティングを有しない眼鏡レンズであり、１又は複数の前記可視光吸収色素が、１又は複数の前記選択された透過帯域のみをもつフィルタリングされた光をもたらすように選択される、請求項１９に記載の装置。
21. 複数の前記可視光吸収色素が、選択されたスペクトル吸収波形特性を生じさせる選択された濃度で、ＱＣＲ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ｃｏｒｐ．製の非水溶性ＶＩＳ４９４ＢおよびＶＩＳ５９３Ａ、および／または、Ｅｘｃｉｔｏｎ Ｃｏｒｐ製の非水溶性色素Ｐ４９１および／またはＡＢＳ４７３であるｐｐｍ濃度の狭帯域色素である、請求項２０に記載の装置。
22. 前記少なくとも１つの可視光吸収色素が、赤－緑色覚異常の矯正のためのスペクトル吸収ノッチを生じさせる５６０ｎｍに吸収ピークを有する吸収色素である、請求項２０に記載の装置。
23. 前記少なくとも１つの可視光吸収色素が、赤－緑色覚異常の矯正のためのＥｘｃｉｔｏｎ Ｃｏｒｐ製の色素ＡＢＳ５７４および／または色素ＡＢＳ５９４であるｐｐｍ濃度の吸収帯域色素である、請求項２２に記載の装置。
24. 前記可視光吸収色素が、青－緑色覚異常を緩和するために４８０ｎｍを中心とするピーク波長と前記ピーク波長の半分で２０～６０ｎｍの帯域幅とを有する狭帯域色素である請求項２０に記載の装置。

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