KR20220016805A - 실제 및 인지된 글레어를 감소시키기 위한 방법들 및 디바이스들 - Google Patents
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Abstract
흡수 재료를 통합하여 실제 및/또는 인지된 글레어를 감소시키는 부분적으로 투명한 디바이스 및 방법이 기재된다. 실제 및/또는 인지된 글레어는 디바이스의 다중-경로 흡수에 의해 감소될 수 있다. 인지된 글레어는 파장, 배향 및 필드 조도의 함수로서 인간 시각적 인지의 정신 물리학을 고려함으로써 추가로 감소된다.
Description
본 개시는 일반적으로 절대적인 관점에서 그리고 부분적으로 투명한 디바이스를 통해 보는 관찰자에 의해 인지되는 글레어(glare)를 감소시키는 것에 관한 것이다.
광학적 글레어는 물체가 창, 안경 렌즈, 윈드실드(windshield), 고글, 비디오 모니터 등과 같은 부분적으로 투명한 매체를 통해 보일 때 익숙한 것이다. 글레어는 시야의 상세를 해상하는 능력을 감소시키고 주의를 산만하게 하거나 심지어 무력화시킬 수 있다. 도 1을 참조하면, 주(primary) 이미지는 부분적으로 투명한 디바이스, 관찰자의 동공을 통해 전파된 다음 망막으로 전파되는 일련의 광선으로부터 형성된다. 광선이 수직 입사에서 디바이스에 충돌하면 굴절은 없지만 입사광의 일부는 프레넬(Fresnel)의 식에 따라 각 공기-디바이스 계면에서 반사된다. 예를 들어, 디바이스가 유리 평판(nglass~1.5)이고 nair~1.0이면, 첫 번째 계면으로부터 4%가 반사되고 두 번째 계면에서 3.84%(= .04*.96)가 반사되어 입사 광선의 92.16%의 투과로 이어진다. 광선의 강도가 거의 8%만큼 감소되지만, 눈의 광학 요소를 통한 전파 궤적에는 변화가 없으므로, 부분적으로 투명한 디바이스가 없는 것처럼 이미지가 동일한 공간 분포로 망막에 충돌한다. 글레어는 없다.
이러한 상황은 광이 90 도 이외의 임의의 각도로 입사되면 극적으로 변한다. 도 1을 참조하면, 광원(101)은 주변 매체와 굴절률이 다른 디바이스(103)에 충돌하는 광선(102)을 방출한다. 이들 광선(104) 중 일부는 부분적으로 투명한 매체(105)의 방향으로 전파된다. 이들 광선(106) 중 다른 부분은 물체의 반사를 인지하는 관찰자(107)의 방향으로 반사된다. 일부 광선(108)은 굴절되어 투과된 이미지를 보는 관찰자(109)에게 전파된다.
반사 및 투과된 글레어 이미지를 감소 또는 제거하는 확립된 방법은 부분적으로 투명한 매체의 표면을 처리하여 반사를 감소 또는 제거하는 것이다. 이러한 반사-방지 코팅의 문제점은 광의 입사각, 편광 및 파장에 따라 효과가 변한다는 것이다. 반사-방지 코팅의 다른 문제점은 기계적으로 깨질 수 있고 부서질 수 있다는 것이며, 균열이 생기거나 박리되면 글레어 감소에 대한 기여가 없어진다. 이러한 코팅의 또 다른 문제점은 매우 얇은 필름의 정밀하게 제어된 피착을 위해 고가의 장비를 필요로 한다는 것이다. 반사-방지 코팅의 또 다른 문제점은 자동차 윈드실드나 건축용 유리와 같은 대형 기재 위에 피착시키는 것이 비실용적이라는 것이다. 이러한 이유 및 다른 이유로 투과 또는 반사되는 글레어 이미지의 강도를 감소시키기 위한 개선된 방법이 바람직하다.
종래 기술의 또 다른 문제점은 인간 인지의 정신 물리학을 고려하지 못한다는 것이다. 명순응(밝은 광), 암순응(야간 시력), 중간(중간 순응) 감도로 설명되는 광 강도에 대한 인지는 파장과 평균 필드 조도에 따라 변한다는 것이 널리 알려져 있지만, 글레어의 인지는 예를 들어, Fekete 등이 발표한 Ophthalmic and Physiological Optics, 2010, 30, 182-187에서 제시된 바와 같이 다르다.
종래 기술의 또 다른 문제점은 인간 시각 시스템의 넓은 동적 범위 및 비선형성이 글레어 감소 방법 및 디바이스의 설계에 명시적으로 또는 적절하게 통합되지 않는다는 점이다.
본 개시는 물체가 부분적으로 투명한 매체를 통해 또는 그로부터 보여질 때 실제 및 인지된 글레어를 감소시키는 방법, 시스템 및 조성물을 제공한다.
일부 실시예는 디바이스를 통해 또는 디바이스로부터 물체가 보이는 디바이스에 관한 것으로, 디바이스는 반투명 재료, 및 대략 500 nm 내지 700 nm의 광 파장에 대한 것보다 대략 380 nm 내지 대략 450 nm의 광 파장에 대해 더 큰 흡수를 갖는 반투명 재료에 배치된 광 흡수체를 포함하고, 디바이스를 통해 투과하거나 디바이스로부터 반사되어 보이는 물체에 대한, 모든 가시 파장에 대해 적분된 주 이미지 강도에 대한 실제 및/또는 인지된 글레어 강도의 제1 비율이 광 흡수체가 반투명 재료에 배치되지 않을 때 디바이스를 통해 투과하거나 디바이스로부터 반사되어 보이는 상기 물체에 대한 주 이미지 강도에 대한 실제 및/또는 인지된 글레어의 제2 비율보다 작다.
특정 실시예에서, 반투명 재료의 투명성은 반투명 재료를 통해 연장되고, 반투명 재료에 인접한 반사성 불투명 물체 또는 영역에서 끝난다. 반사성 불투명 물체 또는 영역은 부분적으로 반사하거나, 부분적으로 불투명하거나, 부분적으로 반사하고 부분적으로 불투명할 수 있다.
일부 실시예는 디바이스를 통해 또는 디바이스로부터 물체가 보이는 디바이스를 제조하는 방법에 관한 것으로, 광 흡수체를 포함하는 반투명 재료를 형성하는 단계를 포함하고, 반투명 재료에 배치된 광 흡수체는 대략 500 nm 내지 700 nm의 광 파장에 대한 것보다 대략 380 nm 내지 대략 450 nm의 광 파장에 대해 더 큰 흡수를 나타내고, 디바이스를 통해 투과하거나 디바이스로부터 반사되어 보이는 물체에 대한, 모든 가시 파장에 대해 적분된 주 이미지 강도에 대한 실제 및/또는 인지된 글레어 강도의 제1 비율이 광 흡수체가 반투명 재료에 배치되지 않을 때 디바이스를 통해 투과하거나 디바이스로부터 반사되어 보이는 물체에 대한 주 이미지 강도에 대한 실제 및/또는 인지된 글레어의 제2 비율보다 작다.
특정 실시예에서, 반투명 재료의 투명성은 반투명 재료를 통해 연장되고, 반투명 재료에 인접한 반사성 불투명 물체 또는 영역에서 끝난다. 반사성 불투명 물체 또는 영역은 부분적으로 반사하거나, 부분적으로 불투명하거나, 부분적으로 반사하고 부분적으로 불투명할 수 있다.
본 개시의 상술한 것 및 다른 양태, 구현, 작용, 기능, 특징 및 실시예는 첨부 도면과 함께 다음의 설명으로부터 더 완전히 이해될 수 있다.
도 1은 광원, 물체, 부분적으로 투명한 요소, 및 투과 및 반사된 이미지의 관찰자를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 수직으로부터 63o 배향된 투명 재료의 평판에 충돌하는 단일 입사 광선으로부터 반사 및 투과된 글레어 이미지의 생성을 도시한 것이다.
도 3은 실제 및 인지된 글레어의 감소를 위한 논리도이다.
도 4a는 도 2에 도시된 기하 형태에 대한 투과에서 주(primary)(401) 및 연속적인 글레어 광선(403) 광선의 강도를 플롯팅한 것이다(63 도 틸트(tilt), 410 및 510 nm).
도 4b는 도 2에 도시된 기하 형태에 대한 반사에서 주(402) 및 연속적인 글레어 광선(404) 광선의 강도를 플롯팅한 것이다(63 도 틸트, 410 및 510 nm).
도 5a는 예시적인 실시예에 대한 내부 투과의 파장 의존성을 도시한 것이다.
도 5b는 도 2에 도시된 기하 형태에 대해 내부 흡수 없이 550nm에서 투과된 주(501) 및 글레어(503) 광선 강도의 로그(logarithm)를 도시한 것이다.
도 5c는 도 5a에 도시된 투과 스펙트럼을 갖는 흡수체를 사용하여 410nm에서 패스 당 내부 투과가 20%인 주(502) 및 글레어(504) 광선 강도의 로그를 도시한 것이다.
도 6a는 550 nm에서 내부 흡수 없이 전면(front surface)에서 반사된 주(601) 및 글레어(603) 광선의 강도를 플롯팅한 것이다.
도 6b는 410nm에서 패스 당 투과가 20%인 전면에서 반사된 주(602) 및 글레어(604) 광선의 강도를 플롯팅한 것이다.
도 7은 Schott BK7 유리(701) 및 폴리비닐부티랄(702)에 대한 파장-의존 굴절률을 표시한 것이다.
도 8은 소스(801), 주 투과(802) 및 반사(803)된 광선 및 적층된 윈드실드에서 투과(804) 및 반사(805)된 글레어를 생성하는 광선을 표시한 것이다.
도 9는 유리와 폴리비닐부티랄 층 사이의 하나 이상의 경계에서 프레넬 반사에 의해 생성되고 주(P) 및 처음 8개의 글레어(G1-G8) 투과된 광선을 라벨링하는 글레어 광선(901)을 도시하는 도 8의 확대도이다.
도 10a는 내부 폴리비닐부티랄 층이 550nm에서 100%의 내부 광 투과를 갖는 550nm에서 주 투과 광선(1001) 및 글레어(1003)의 강도를 표시한 것이다.
도 10b는 내부 폴리비닐부티랄 층이 410nm에서 20%의 내부 광 투과를 갖는 410nm에서의 주 투과 광선(1002) 및 글레어(1004)의 강도를 표시한 것이다.
도 11a는 내부 폴리비닐부티랄 층이 550nm에서 100%의 내부 광 투과를 갖는 550nm에서의 주 투과 광선(1101) 및 글레어(1103)의 강도를 표시한 것이다.
도 11b는 내부 폴리비닐부티랄 층이 410nm에서 20%의 내부 광 투과를 갖는 410nm에서의 주 투과 광선(1102) 및 글레어(1104)의 강도를 표시한 것이다.
도 12a는 암순응 필드 조도(1203)에서 2o(1201) 및 10o(1202) 이미지 필드에서 관찰된 명순응 조도 조건에서 인간 눈의 파장 의존 감도를 표시한 것이다.
도 12b는 Fekete 등의 중심 고정으로부터 수직으로 5o, 수평으로 0o(1204) 및 10o(1205)만큼 오프셋된 인간의 글레어 감도를 표시한 것이다.
도 13은 명순응(1301, 1302) 및 암순응(1303, 1304) 필드 조도 레벨에서 두 각도에서 시각 감도에 대한 글레어의 파장-의존 비율을 표시한 것이다.
도 14는 안경 렌즈의 광학 모델 및 인간의 눈 앞의 하나의 배향의 단면도 및 등각도를 표시한 것이다.
도 15a는 +0.00D 굴절력을 갖는 눈 렌즈에 대한 녹색(1501) 및 청색(1504) 광에 대한 망막 주 강도 및 글레어 강도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 15b는 +1.00D 굴절력을 갖는 눈 렌즈에 대한 녹색(1502) 및 청색(1505) 광에 대한 망막 주 강도 및 글레어 강도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 15c는 -1.00D 굴절력을 갖는 눈 렌즈에 대한 녹색(1503) 및 청색(1506) 광에 대한 망막 주 강도 및 글레어 강도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 16은 9개의 선택된 파장(380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450 및 550 nm)에서 BK7을 통한 주 및 처음 6개의 글레어 빔에 대한 빔 강도의 로그를 플롯팅한 것이다.
도 17은 윈드실드에 추가된 예시적인 유기 염료를 갖는 유리의 내부 투과 스펙트럼을 플롯팅한 것이다.
도 18은 내부 흡수가 도 17에 도시되어 있는 유리로 도 16과 동일한 조건에서 투과된 주 및 글레어 강도를 표시한 것이다.
도 19는 추가된 흡수체가 있거나 없는 경우 투과되는 주 및 글레어 빔의 감쇠를 플롯팅한 것이다.
도 20은 도 1의 광선(106) 및 관찰자(107)에서 도시된 바와 같이 글레어 광선이 윈드실드 유리 외부로부터의 반사로 보여지는 것을 제외하고는 도 19와 동일한 비율을 표시한 것이다.
도 21은 흡수체(2101) 및 흡수체(2102)가 없는 파장에서의 전체 실제 글레어뿐만 아니라 인지된 글레어(2103)를 도시한 것이다.
도 22는 윈드실드가 존재하지 않는(y=0) 주 빔의 위치로부터의 y-변위의 함수로서 수직으로부터 55o에서의 적층된 윈드실드에 대한 주(P) 및 글레어(G1-G16) 광선 강도를 플롯팅한 것이다.
도 23은 9개의 파장(390, 405, 420, 435, 450, 465, 480, 495 및 510 nm) 각각에서 주(광선 0) 및 16개 글레어(광선 1-17)의 강도를 중첩시킨 것이다.
도 24a는 염료 흡수체의 10개의 선형 증가 농도(1-10)에서 일련의 내부 투과 함수(2401)를 플롯팅한 것이다.
도 24b는 명순응(2402) 및 암순응(2403) 필드 조건에서의 광 투과를 표시한 것이다.
도 25a는 390nm의 파장에 대해 0 농도의 염료(가장 높은 원) 및 도 24a에 의해 설명된 10개의 염료 농도 각각에서의 주(P) 및 글레어(G1-G16) 강도를 중첩시킨 것이다.
도 25b는 405 nm의 파장에 대해 0 농도의 염료(가장 높은 원) 및 도 24a에 의해 설명된 10개의 염료 농도 각각에서의 주(P) 및 글레어(G1-G16) 강도를 중첩시킨 것이다.
도 25c는 420nm의 파장에 대해 0 농도의 염료(가장 높은 원) 및 도 24a에 의해 설명된 10개의 염료 농도 각각에서의 주(P) 및 글레어(G1-G16) 강도를 중첩시킨 것이다.
도 25d는 435nm의 파장에 대해 0 농도의 염료(가장 높은 원) 및 도 24a에 의해 설명된 10개의 염료 농도 각각에서의 주(P) 및 글레어(G1-G16) 강도를 중첩시킨 것이다.
도 26a는 450nm의 파장에 대해 0 농도의 염료(가장 높은 원) 및 도 24a에 의해 설명된 10개의 염료 농도 각각에서의 주(P) 및 글레어(G1-G16) 강도를 중첩시킨 것이다.
도 26b는 465nm의 파장에 대해 0 농도의 염료(가장 높은 원) 및 도 24a에 의해 설명된 10개의 염료 농도 각각에서의 주(P) 및 글레어(G1-G16) 강도를 중첩시킨 것이다.
도 26c는 480nm의 파장에 대해 0 농도의 염료(가장 높은 원) 및 도 24a에 의해 설명된 10개의 염료 농도 각각에서의 주(P) 및 글레어(G1-G16) 강도를 중첩시킨 것이다.
도 26d는 495nm의 파장에 대해 0 농도의 염료(가장 높은 원) 및 도 24a에 의해 설명된 10개의 염료 농도 각각에서의 주(P) 및 글레어(G1-G16) 강도를 중첩시킨 것이다.
도 27a는 실제(2701) 글레어에 대한 각 파장 및 염료 농도에서의 정규화된 기여를 플롯팅한 것이다.
도 27b는 인지된(2702) 글레어에 대한 각 파장 및 염료 농도에서의 정규화된 기여를 플롯팅한 것이다.
도 27c는 실제(2704) 및 인지된(2705) 글레어에 대해 파장에 걸쳐 적분된 감소를 도시한 것이다.
도 28은 투과 스펙트럼이 도 17에 표시된 흡수체를 통해 볼 때, 주 이미지(흑색 실선) 및 첫 번째 글레어 이미지(회색으로 채워진 점선)에 대한 1269개의 색상 타일의 먼셀(Munsell) 팔레트의 L*a*b* 공간에서 색상 시프트의 히스토그램을 표시한 것이다.
도 29는 투과 스펙트럼이 또한 도시된 부분적으로 투명한 층을 통한 거울의 반사에 대한 광선 추적 및 강도를 도시한 것이다.
도 30은 그 중 하나는 부분적으로 투과성인 2개의 파장에서 경사 거울로부터의 글레어 감소의 두 번째 예를 도시한 것이다.
도 31은 부분 투과층의 염료 농도가 연속적으로 증가하는 도 30의 주(P) 및 글레어(G1-G14) 빔의 강도를 표시한 것이다.
도 2는 수직으로부터 63o 배향된 투명 재료의 평판에 충돌하는 단일 입사 광선으로부터 반사 및 투과된 글레어 이미지의 생성을 도시한 것이다.
도 3은 실제 및 인지된 글레어의 감소를 위한 논리도이다.
도 4a는 도 2에 도시된 기하 형태에 대한 투과에서 주(primary)(401) 및 연속적인 글레어 광선(403) 광선의 강도를 플롯팅한 것이다(63 도 틸트(tilt), 410 및 510 nm).
도 4b는 도 2에 도시된 기하 형태에 대한 반사에서 주(402) 및 연속적인 글레어 광선(404) 광선의 강도를 플롯팅한 것이다(63 도 틸트, 410 및 510 nm).
도 5a는 예시적인 실시예에 대한 내부 투과의 파장 의존성을 도시한 것이다.
도 5b는 도 2에 도시된 기하 형태에 대해 내부 흡수 없이 550nm에서 투과된 주(501) 및 글레어(503) 광선 강도의 로그(logarithm)를 도시한 것이다.
도 5c는 도 5a에 도시된 투과 스펙트럼을 갖는 흡수체를 사용하여 410nm에서 패스 당 내부 투과가 20%인 주(502) 및 글레어(504) 광선 강도의 로그를 도시한 것이다.
도 6a는 550 nm에서 내부 흡수 없이 전면(front surface)에서 반사된 주(601) 및 글레어(603) 광선의 강도를 플롯팅한 것이다.
도 6b는 410nm에서 패스 당 투과가 20%인 전면에서 반사된 주(602) 및 글레어(604) 광선의 강도를 플롯팅한 것이다.
도 7은 Schott BK7 유리(701) 및 폴리비닐부티랄(702)에 대한 파장-의존 굴절률을 표시한 것이다.
도 8은 소스(801), 주 투과(802) 및 반사(803)된 광선 및 적층된 윈드실드에서 투과(804) 및 반사(805)된 글레어를 생성하는 광선을 표시한 것이다.
도 9는 유리와 폴리비닐부티랄 층 사이의 하나 이상의 경계에서 프레넬 반사에 의해 생성되고 주(P) 및 처음 8개의 글레어(G1-G8) 투과된 광선을 라벨링하는 글레어 광선(901)을 도시하는 도 8의 확대도이다.
도 10a는 내부 폴리비닐부티랄 층이 550nm에서 100%의 내부 광 투과를 갖는 550nm에서 주 투과 광선(1001) 및 글레어(1003)의 강도를 표시한 것이다.
도 10b는 내부 폴리비닐부티랄 층이 410nm에서 20%의 내부 광 투과를 갖는 410nm에서의 주 투과 광선(1002) 및 글레어(1004)의 강도를 표시한 것이다.
도 11a는 내부 폴리비닐부티랄 층이 550nm에서 100%의 내부 광 투과를 갖는 550nm에서의 주 투과 광선(1101) 및 글레어(1103)의 강도를 표시한 것이다.
도 11b는 내부 폴리비닐부티랄 층이 410nm에서 20%의 내부 광 투과를 갖는 410nm에서의 주 투과 광선(1102) 및 글레어(1104)의 강도를 표시한 것이다.
도 12a는 암순응 필드 조도(1203)에서 2o(1201) 및 10o(1202) 이미지 필드에서 관찰된 명순응 조도 조건에서 인간 눈의 파장 의존 감도를 표시한 것이다.
도 12b는 Fekete 등의 중심 고정으로부터 수직으로 5o, 수평으로 0o(1204) 및 10o(1205)만큼 오프셋된 인간의 글레어 감도를 표시한 것이다.
도 13은 명순응(1301, 1302) 및 암순응(1303, 1304) 필드 조도 레벨에서 두 각도에서 시각 감도에 대한 글레어의 파장-의존 비율을 표시한 것이다.
도 14는 안경 렌즈의 광학 모델 및 인간의 눈 앞의 하나의 배향의 단면도 및 등각도를 표시한 것이다.
도 15a는 +0.00D 굴절력을 갖는 눈 렌즈에 대한 녹색(1501) 및 청색(1504) 광에 대한 망막 주 강도 및 글레어 강도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 15b는 +1.00D 굴절력을 갖는 눈 렌즈에 대한 녹색(1502) 및 청색(1505) 광에 대한 망막 주 강도 및 글레어 강도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 15c는 -1.00D 굴절력을 갖는 눈 렌즈에 대한 녹색(1503) 및 청색(1506) 광에 대한 망막 주 강도 및 글레어 강도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 16은 9개의 선택된 파장(380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450 및 550 nm)에서 BK7을 통한 주 및 처음 6개의 글레어 빔에 대한 빔 강도의 로그를 플롯팅한 것이다.
도 17은 윈드실드에 추가된 예시적인 유기 염료를 갖는 유리의 내부 투과 스펙트럼을 플롯팅한 것이다.
도 18은 내부 흡수가 도 17에 도시되어 있는 유리로 도 16과 동일한 조건에서 투과된 주 및 글레어 강도를 표시한 것이다.
도 19는 추가된 흡수체가 있거나 없는 경우 투과되는 주 및 글레어 빔의 감쇠를 플롯팅한 것이다.
도 20은 도 1의 광선(106) 및 관찰자(107)에서 도시된 바와 같이 글레어 광선이 윈드실드 유리 외부로부터의 반사로 보여지는 것을 제외하고는 도 19와 동일한 비율을 표시한 것이다.
도 21은 흡수체(2101) 및 흡수체(2102)가 없는 파장에서의 전체 실제 글레어뿐만 아니라 인지된 글레어(2103)를 도시한 것이다.
도 22는 윈드실드가 존재하지 않는(y=0) 주 빔의 위치로부터의 y-변위의 함수로서 수직으로부터 55o에서의 적층된 윈드실드에 대한 주(P) 및 글레어(G1-G16) 광선 강도를 플롯팅한 것이다.
도 23은 9개의 파장(390, 405, 420, 435, 450, 465, 480, 495 및 510 nm) 각각에서 주(광선 0) 및 16개 글레어(광선 1-17)의 강도를 중첩시킨 것이다.
도 24a는 염료 흡수체의 10개의 선형 증가 농도(1-10)에서 일련의 내부 투과 함수(2401)를 플롯팅한 것이다.
도 24b는 명순응(2402) 및 암순응(2403) 필드 조건에서의 광 투과를 표시한 것이다.
도 25a는 390nm의 파장에 대해 0 농도의 염료(가장 높은 원) 및 도 24a에 의해 설명된 10개의 염료 농도 각각에서의 주(P) 및 글레어(G1-G16) 강도를 중첩시킨 것이다.
도 25b는 405 nm의 파장에 대해 0 농도의 염료(가장 높은 원) 및 도 24a에 의해 설명된 10개의 염료 농도 각각에서의 주(P) 및 글레어(G1-G16) 강도를 중첩시킨 것이다.
도 25c는 420nm의 파장에 대해 0 농도의 염료(가장 높은 원) 및 도 24a에 의해 설명된 10개의 염료 농도 각각에서의 주(P) 및 글레어(G1-G16) 강도를 중첩시킨 것이다.
도 25d는 435nm의 파장에 대해 0 농도의 염료(가장 높은 원) 및 도 24a에 의해 설명된 10개의 염료 농도 각각에서의 주(P) 및 글레어(G1-G16) 강도를 중첩시킨 것이다.
도 26a는 450nm의 파장에 대해 0 농도의 염료(가장 높은 원) 및 도 24a에 의해 설명된 10개의 염료 농도 각각에서의 주(P) 및 글레어(G1-G16) 강도를 중첩시킨 것이다.
도 26b는 465nm의 파장에 대해 0 농도의 염료(가장 높은 원) 및 도 24a에 의해 설명된 10개의 염료 농도 각각에서의 주(P) 및 글레어(G1-G16) 강도를 중첩시킨 것이다.
도 26c는 480nm의 파장에 대해 0 농도의 염료(가장 높은 원) 및 도 24a에 의해 설명된 10개의 염료 농도 각각에서의 주(P) 및 글레어(G1-G16) 강도를 중첩시킨 것이다.
도 26d는 495nm의 파장에 대해 0 농도의 염료(가장 높은 원) 및 도 24a에 의해 설명된 10개의 염료 농도 각각에서의 주(P) 및 글레어(G1-G16) 강도를 중첩시킨 것이다.
도 27a는 실제(2701) 글레어에 대한 각 파장 및 염료 농도에서의 정규화된 기여를 플롯팅한 것이다.
도 27b는 인지된(2702) 글레어에 대한 각 파장 및 염료 농도에서의 정규화된 기여를 플롯팅한 것이다.
도 27c는 실제(2704) 및 인지된(2705) 글레어에 대해 파장에 걸쳐 적분된 감소를 도시한 것이다.
도 28은 투과 스펙트럼이 도 17에 표시된 흡수체를 통해 볼 때, 주 이미지(흑색 실선) 및 첫 번째 글레어 이미지(회색으로 채워진 점선)에 대한 1269개의 색상 타일의 먼셀(Munsell) 팔레트의 L*a*b* 공간에서 색상 시프트의 히스토그램을 표시한 것이다.
도 29는 투과 스펙트럼이 또한 도시된 부분적으로 투명한 층을 통한 거울의 반사에 대한 광선 추적 및 강도를 도시한 것이다.
도 30은 그 중 하나는 부분적으로 투과성인 2개의 파장에서 경사 거울로부터의 글레어 감소의 두 번째 예를 도시한 것이다.
도 31은 부분 투과층의 염료 농도가 연속적으로 증가하는 도 30의 주(P) 및 글레어(G1-G14) 빔의 강도를 표시한 것이다.
본 출원은 2019년 11월 6일자로 출원된 미국 출원 16/675,764호의 연속 출원이며, 이는 미국 특허 10,545,264호로서 발행된, 2019년 3월 5일자로 출원된 미국 출원 16/293,458호의 일부 연속 출원이다. 본 출원은 또한 미국 특허 10,545,264호로서 발행된, 2019년 3월 5일자로 출원된 미국 출원 16/293,458호에 대한 우선권을 주장한다. 각 출원의 전체 내용은 본원에 참조로 통합된다.
예시적인 실시예는 물체가 전체적으로 또는 부분적으로 투명한 매체를 통해 보여질 때 실제 및/또는 인지된 글레어를 감소시키기 위해 하나 이상의 파장에서의 광을 전체적으로 또는 부분적으로 투명한 매체로 흡수하는 하나 이상의 재료를 포함한다. 이러한 재료의 선택 및 파장에 따른 투과 특성은 다음 특성 중 하나 또는 조합에 기초할 수 있다: 시야가 조명되는 광의 파장 및 편광, 시야에 있는 물체의 반사 스펙트럼, 및 적어도 하나의 객체가 보여지는 투명 객체의 기하 형태 및 배향. 정신 물리학적 또는 인지된 글레어는 인간 시각 시스템의 파장 및 각도 감도를 추가로 통합할 수 있다.
본원에 사용되는 "글레어(glare)"라는 용어는 부분적으로 투명한 디바이스에서 하나 이상의 반사를 겪는 광선을 말한다.
본원에 사용되는 "실제 글레어"라는 용어는 인간의 시각적 정신 물리학적 요인과 양적으로 독립적인 경로 및 강도를 특징으로 하는 글레어를 말한다.
본원에 사용되는 "인지된 글레어"라는 용어는 주 이미지의 것과 다른 공간 좌표에서 관찰자의 동공을 통해 그리고 그 망막 상으로 전파하고 파장 및 각 변위의 함수로서 주 이미지의 관찰을 방해하거나 불능화시키는 능력이 명시적으로 통합된 글레어를 말한다.
글레어를 생성하는 예시적인 시스템으로서 이제 도 2를 참조하면, 각각의 주 광선(201)은 전면(202) 및 후면(203)에서 굴절되어 주 이미지의 변위를 초래한다. 그러나, 주 광선의 일부는 각 계면에서 반사되고, 이러한 반사 광선의 궤적은 주 광선의 궤적과 상당히 다르다. 이러한 광선 중 하나(205)는 전면(202)에서 반사되어 주 반사 이미지를 생성한다. 이들 광선 중 다른 광선(206)은 주 광선에 평행하지 않은 방향으로 전파하는 반사 및 굴절의 조합을 겪으며; 이는 반사된 이미지에 대한 글레어에 기여한다. 이들 광선 중 또 다른 세트(204)는 주 광선에 평행하고 주 광선으로부터 변위되는 광선을 생성하는 반사 및 굴절의 조합을 겪으며; 이는 투과된 글레어를 생성했다. 다음에서 투과 광선(201, 204)의 강도와 궤적은 검출기 평면(207)에서 기록되고 반사 광선(205, 206)의 강도와 궤적은 검출기 평면(208)에서 측정된다. 글레어 이미지 변위의 크기는 입사각, 형상 및 고전 광학에서 제시된 물체의 전면과 후면의 기하 형태의 관계에 따른다. 전면과 후면이 평행할 때 연속적인 글레어 이미지의 변위는 입사각과 물체 두께 모두에 따라 단조 증가한다. 이러한 변위는 표면이 평행하지 않거나 물체가 렌즈에서와 같이 내부 굴절력을 가질 때 다르지만, 일반적으로 글레어의 공간적 범위는 물체의 두께와 주 이미지 광선이 충돌하는 각도에 따라 증가한다.
맥스웰(Maxwell)의 전자기 식을 푸는 것은 광 물리학 분야에서 확립된 계산 방법에 의해 달성된다. 일부 실시예에서, 소프트웨어 프로그램 OpticStudio(Zemax, Inc., www.zemax.com)는 주 이미지 및 글레어 이미지의 궤적 및 강도를 평가하는 데 사용될 수 있다. 맥스웰 식의 해는 물체가 보이는 부분적으로 투명한 디바이스의 형상과 굴절률 프로파일, 입사광의 파장과 편광, 그리고 광원, 물체, 부분적으로 투명한 매체, 관찰자 간의 기하학적 관계에 따른다. 맥스웰의 식을 사용하는 접근법이 일부 경우에 사용될 수 있지만, 다른 실시예에서는 광선 전파를 풀기 위한 단순화되거나 근사적인 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 프레넬(Fresnel)의 반사 및 스넬(Snell)의 굴절 식이 손실성 재료를 통과하는 광 빔에 대한 강도의 지수적 감쇠를 나타내는 식과 함께 또한 사용될 수 있다. 본 발명은 완전한 벡터 형태로 맥스웰 식을 명시적으로 푸는 것으로 한정되지 않는다.
실제 및/또는 인지된 글레어를 감소시키기 위한 예시적인 방법이 도 3을 참조하여 이해될 수 있다. 설계 프로세스의 첫 번째 단계는 광원(301), 시야에 있는 요소의 반사 기능(302) 및 관찰자에 대한 기하 형태 관계(303)를 특성화하는 것이다. 이러한 인자는 파장(λ)과 각도(θ)에 따른 변화가 S(λ,θ)(304)로서 특정되는 광원을 생성한다. 부분적으로 투명한 물체(306)를 통과하는 이러한 광선의 궤적과 강도는 그 후 표준 광선 추적 방법(307)을 사용하여 전자기 복사의 전파에 대해 맥스웰의 식, 또는 그 근사 및/또는 단순화된 버전을 풀어서 계산된다. 이러한 광선은 주 이미지(308) 및 일련의 글레어 이미지(309)를 포함하며, 그 비교(310)는 주 이미지에 대한 글레어의 상대적 공간 및 강도 기여를 정의한다. 실제 및/또는 인지된 글레어가 전체 강도 또는 공간 분포 특성 중 어느 하나에서 원하는 타깃보다 큰 경우, 그 파장 및 편광 의존 흡수 및 굴절 특성이 알려진 흡수 재료, 코팅 또는 층이 부분적으로 투명한 물체(306)에 통합된다(311). 실선으로 표시된 논리 루프는 그 후 글레어 타깃과 비교되는 새로운 실제 및 글레어 이미지(310)를 생성하기 위해 반복된다. 일부 구현에서, 강도가 최소화되거나 글레어의 공간 분포가 흡수체의 변화에 대해 최소화되거나 최적화될 수 있도록, 수치 최적화의 표준 방법에 따라 흡수체(311)의 파장 의존 흡수 특성을 변화시키면서 루프가 반복된다. 일부 경우에, 최적화는 타깃 값 이하만큼 주 이미지의 강도(모든 가시 파장에 걸쳐 적분됨)를 감소시키면서 실제 및/또는 인지된 글레어 강도를 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 주 이미지의 강도 감소를 위한 타깃 값은 이러한 끝 값을 포함하여 5% 내지 15%일 수 있다. 예를 들어, 주 이미지의 5% 만큼의 강도의 감소는 주 이미지의 강도의 95%가 반투명 물체를 통과하여 관찰자가 수신할 수 있음을 의미한다. 일부 구현에서, 주 이미지의 강도 감소에 대한 타깃 값은 이러한 끝 값을 포함하여 10% 내지 20%일 수 있다. 일부 구현에서, 주 이미지의 강도 감소에 대한 타깃 값은 이러한 끝 값을 포함하여 20% 내지 30%일 수 있다. 일부 구현에서, 주 이미지의 강도 감소에 대한 타깃 값은 이러한 끝 값을 포함하여 30% 내지 50%일 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 글레어 이미지의 공간 분포 또는 스미어(smear)에 대한 타깃 값은 이미지 크기의 5% 이하이다. 일부 경우에, 글레어 이미지의 공간 분포에 대한 타깃 값은 이미지 크기의 10% 이하이다.
일부 실시예에 따르면, 상술한 최적화 프로세스는 다양한 장면 광원(301), 시야 반사율 값(302), 및 광학적 기하 형태(303)로 반복될 수 있다. 최적화는 또한 예시적인 프로세스에 나타낸 주 이미지 강도에 대한 제약과 같이, 의도된 어플리케이션에 의해 부과될 수 있는 추가 제약에 따라 수행될 수도 있다. 제약의 추가 예로서, 자동차 윈드실드의 경사각은 공기 역학적 항력을 최소화해야 할 필요성에 의해 제약될 수 있으며, 이는 이용 가능한 광학적 기하 형태(303)를 간접적으로 제약하고, 선택된 광원(301)은 특정 램프로부터의 실내 형광등으로 제한될 수 있거나, 산업 시설의 환경은 필드 반사율(302) 값을 제한할 수 있다.
다른 양태에서, 최적화는 도 29에 예시된 바와 같이 부분적으로 투명한 코팅을 갖는 불투명 물체에 대해 수행될 수도 있다. 광은 z-축을 따라 전파되고 불투명한 반사 기판(2902) 상부에 부분적으로 투명한, 2.5 mm 두께의 폴리비닐부티랄 층(2901)에 충돌한다. 광은 검출기 평면(2903)에 충돌하기 전에 코팅의 전면에서 반사되거나 다중 반사를 실행할 수 있다. 폴리비닐부티랄(2901)은 염료(2904) 없이 내부 흡수를 갖지 않으며 투과 스펙트럼(2905-2907)에서 예시된 바와 같이 염료 농도 및 파장에 따라 변하는 투과를 갖는다.
내부 흡수가 없는(100% 내부 투과) 550 nm에서 반사된 주 및 글레어 신호의 강도가 로그 플롯(2908) 상에 표시된다. (2907)의 염료 로딩으로 나타낸 바와 같이 광이 75% 흡수되는 410 nm에서 동일한 신호가 (2907)에서 플롯팅된다. 순수 반사 글레어의 경우의 주요 차이점은 첫 번째 광선이 염료가 있는 재료를 통해 전파되기 전에 반사되므로, 이러한 반사의 강도는 화살표 (2909)로 나타낸 것처럼 두 파장에서 동일하다는 것이다. 연속적인 글레어 광선의 수와 강도 모두가 감쇠된다. 도 29의 코팅된 거울의 각도에서, 550 nm에서의 첫 번째 글레어 이미지는 실제로 주 반사 이미지보다 더 밝지만, 410 nm에서 ~100의 인자로 감소되고 두 번째 글레어 이미지는 유사하게 ~104만큼 감소된다. 폴리비닐부티랄의 부분 투과 층에 분산된 흡수체의 결과로서, 550 nm에서 7개의 글레어 광선이 있고 410 nm에서는 2개만 있다.
불투명 물체에 적용된 부분 투과 층의 정량적 영향은 실제 글레어에 대해 상술한 바와 동일한 방식으로 계산된다. 반사된 글레어의 관찰자(도 1의 107)에 대해 나타낸 것과 같은 광학적 기하 형태의 영향의 예는 도 30을 참조하여 이해되며, 여기서 입사 빔과 관찰자 사이의 각도는 60 도에서 126 도로 증가했다. 550 nm에서의 광은 주 반사와 강도 프로파일(3001)을 갖는 14개의 관찰 가능한 글레어 이미지(3002)를 생성하는 반면, 다중 경로 흡수의 결과로서 410 nm에서 강도가 감소된(3004) 주 및 2개의 글레어 이미지(3003)만 검출된다. 투명한(3101) 그리고 연속적으로 증가하는 염료 농도(3102-3105)에 대한 주 및 글레어 강도의 플롯은 부분적으로 투과성 코팅을 불투명하고 반사하는 물체에 통합하는 극적인 결과를 예시한다.
따라서, 특정 실시예에서, 디바이스를 통해 또는 디바이스로부터 물체가 보여지는 디바이스가 개시되며, 디바이스는 반투명 재료를 포함하고, 여기서 투명성은 반투명 재료를 통해 연장되고 반투명 재료에 인접하게 위치된 반사성 불투명 물체 또는 영역에서 끝난다. 본원에 사용되는 바와 같이, "인접한"이라는 용어는 서로에 대해 바로 인접하는(즉, 직접적인 물리적 접촉) 재료의 층 또는 영역 또는 하나 이상의 개재 층에 의해 분리될 수 있는 층을 지칭할 수 있다.
특정 실시예에서, 불투명 물체 또는 재료의 영역은 그 표면에 입사하는 광에 대해 부분적으로 또는 전체적으로 반사한다. 특정 실시예에서, 불투명 물체 또는 재료의 영역은 그 표면에 입사하는 광에 대해 부분적으로 반사한다. 특정 실시예에서, 재료의 불투명 물체 또는 영역은 그 표면에 입사하는 광의 약 1%, 약 5%, 약 10%, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 약 40%, 약 45%, 약 50%, 약 55%, 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85%, 약 90%, 약 95%, 약 96%, 약 97%, 약 98% 또는 약 99%를 반사한다. 특정 실시예에서, 불투명 물체 또는 재료의 영역은 그 표면 상에 입사하는 광의 1%-10%, 1%-20%, 1%-30%, 1-40%, 1%-50%, 1%-60%, 1%-70%, 1%-80%, 1%-90% 또는 1%-99%를 반사한다. 특정 실시예에서, 불투명 물체 또는 재료의 영역은 그 표면에 입사하는 광에 대해 전체 반사한다. 특정 실시예에서, 불투명 물체 또는 재료의 영역은 그 표면에 입사하는 광의 99% 초과를 반사한다. 특정 실시예에서, 불투명 물체 또는 재료의 영역은 그 표면에 입사하는 모든 광을 반사한다. 특정 실시예에서, 불투명 물체 또는 재료의 영역은 본질적으로 그 표면에 입사하는 모든 광을 반사한다.
특정 실시예에서, 디바이스는 대략 500 nm 내지 700 nm의 광 파장보다 대략 380 nm 내지 대략 450 nm의 광 파장에 대해 더 큰 흡수를 갖는 반투명 재료에 배치된 광 흡수체를 추가로 포함하고, 여기서 디바이스를 통해 투과되거나 디바이스로부터 반사로 보여지는 물체에 대해 모든 가시 파장에 걸쳐 적분된, 주 이미지 강도에 대한 실제 글레어 강도의 제1 비율은 광 흡수체가 반투명 재료에 배치되지 않을 때 디바이스를 통해 투과되거나 디바이스로부터 반사로 보여지는 물체에 대해 주 이미지강도에 대한 실제 글레어의 제2 비율보다 더 작다.
반사된 글레어를 감소시키는 종래 기술의 방법은 관찰자의 시야(107) 외부로 입사 광선을 산란시키는 무광택 마감재를 채용한다. 본 방법은 이러한 산란된 광선도 다중-경로 흡수에 의해 감쇠되고 문제가 되는 글레어 광이 소멸되거나 현저하게 감소되기 때문에 개선된 것이다.
예시적인 실시예의 다른 양태는 인지된 이미지 비율을 최적화하기 위해 인간 시각 시스템의 파장 및 각도 의존 감도를 명시적으로 통합한다(312). 여전히 도 3을 참조하면, 이미지 소스 S(λ,θ)(304)는 주 및 글레어 이미지에 대해 파장- 및 각도-의존 명순응, 암순응 또는 중간 순응 감도 기능이 채용되어야 하는지를 차례로 나타내는 필드 조도를 결정한다(313). 이러한 감도는 대응하는 주(308) 및 글레어(309) 이미지에 적용되어 인지된 이미지 강도 및 콘트라스트 값(312)을 생성한다. 인지된 글레어가 타깃 값(313)보다 크면 흡수체(311)가 이전과 같이 도입되고, 인지된 글레어(313)가 최소화되거나 최적화되도록 흡수체의 특성이 변함에 따라 점선으로 나타낸 계산이 반복된다.
일부 구현에서, 최적화 프로세스에 대한 섬세한 제약이 주 이미지(308)의 인지된 색상에 대한 변화에 기초하여 선택적으로 추가될 수 있다. 주(308) 및 글레어(309) 이미지의 색상 분포는 CIE L*a*b* 균일 색상 공간 계산과 같은 표준 방법에 의해 계산될 수 있다. 주 이미지와 글레어 이미지 간의 색상 차이는 글레어 이미지와 비교할 때 주 이미지의 각 픽셀의 L*a*b* 좌표에서의 시프트에 의해 정량화된다. 이는 이러한 시프트가 인간 관찰자에 의해 시각적으로 인지될 수 있는지에 대한 평가를 허용하며, 그렇다면, 주 이미지와 글레어 이미지 간에 유용한 콘트라스트를 제공할 수 있다.
설명된 실시예의 이러한 양태 및 다른 양태는 아래에 포함되는 비제한적인 예를 고려하여 이해될 수 있다. 하나의 예는 차량의 윈드실드에서의 글레어 완화에 관한 것이다. 예를 들어, 자동차 윈드실드는 일반적으로 차량의 공기 역학적 항력을 감소시키기 위해 수직으로부터 경사지며, 예를 들어, 트랙터 트레일러 상의 상승된 수직 윈드실드에 대한 각도는 운전자의 시야에 대한 각도가 또한 90 도가 아니라는 것을 의미한다. 승용차로부터의 예시적인 윈드실드 기하 형태가 도 2에 도시되어 있으며, 여기서 눈-레벨 광선의 광이 63 도로 경사진 윈드실드에 충돌한다. 관찰자에 의해 인지된 이미지는 약간 다른 각도로 윈드실드를 통해 전파된 다음 눈동자를 통해 망막으로 전파되는 이러한 광선의 앙상블로 구성된다. 이하에서 녹색(550 nm)과 청색(410 nm)의 2개의 광 파장에서 이러한 하나의 광선의 운명을 추적한다.
도 2를 참조하면, 랜덤하게 편광된 입사 광선(201)이 윈드실드에 충돌하고 굴절(202) 및 반사(205)되어 소스의 주 투과 및 반사 이미지를 각각 형성한다. 이러한 광선의 일부는 공기와 윈드실드 사이의 계면에서 반사 및 굴절되어 투과(204) 및 반사(206) 글레어 이미지의 캐스케이드를 생성한다. 주(201) 및 글레어(204) 투과 이미지의 상대적인 강도가 도 4a에 표시되어 있고 표 1에 요약되어 있다.
표 1: 도 4a의 투과에 대응하는 주(401) 및 글레어(403) 광선의 강도.
주 이미지의 투과는 녹색 및 청색 파장에서 사실상 동일하지만, 계산(도 7, 701)에서 모델링된 Schott BK7 유리의 굴절률이 550 nm(1.518)에서보다 430 nm(1.528)에서 약간 더 높으므로, 청색 대 녹색 강도의 비율에 의해 나타낸 바와 같이 청색에 대해 투과된 글레어가 약간 더 크다. 유사한 패턴이 주(205) 및 글레어(206) 반사 이미지에 대해 관찰되며 표 2에 요약되어 있다.
표 2: 도 4b의 반사에 대응하는 주(402) 및 글레어(404)의 강도.
아래에서 추가로 상세히 설명하는 바와 같이, 글레어는 550 nm보다 410 nm에서 더 강렬히 감지된다. 일부 실시예에 따른 디바이스의 비제한적인 예는 윈드실드에 도 5a에 도시된 투과 스펙트럼(505)을 갖는 흡수 재료를 균일하게 분포시킨다. 청색 글레어 신호에 대한 이러한 첨가제의 영향은 매우 비선형적이지만, 도 5b, 도 5c, 도 6a 및 도 6b와 아래의 표 3에서 볼 수 있는 바와 같이 녹색 광선에는 영향을 미치지 않는다.
표 3: 430 nm에서 흡수체를 사용한 투과 및 반사 강도(도 5b, 도 5c, 도 6a 및 도 6b).
예상되는 바와 같이, 흡수체의 삽입은 청색 주 이미지에서 청색 광의 양을 78%만큼 감소시키고 이러한 광선이 흡수 재료에 충돌하지 않기 때문에 주 반사 이미지에 영향을 미치지 않는다. 녹색 글레어 신호의 강도는 변하지 않는다. 그러나, 청색 글레어는 투과 시 21 mm에서 12 mm로(도 5b 및 도 5c, 503 및 504), 반사 시 62 mm에서 24 mm로(도 6a 및 도 6b, 603 및 604) 공간 범위에서 감소된다. 글레어 신호의 이러한 변위는 눈의 각도 해상도 0.02o에 의해 잘 해상되며, 예를 들어, 윈드실드가 관찰자의 동공에서 1 미터 떨어져 설정되어 있을 때 변위의 각 밀리미터는 ~0.06o의 각도 오프셋에 대응하므로, 투과된 글레어가 눈의 해상도 한계의 27배만큼 감소된다. 표 3의 청색/녹색 비율에서 볼 수 있듯이, 글레어의 강도도 극적으로 감소된다. 이러한 예시적인 실시예에서, 4번째를 초과하는 청색 글레어 신호는 주 신호의 10-10 미만이므로, 인간의 시각 시스템의 동적 범위에 기초하여 인지될 수 없다. 이미지의 품질과 해상도는 더 낮은 강도에도 불구하고, 물체 인식의 기초를 형성하는 강도와 색상 콘트라스트를 감소시키기 때문에 실제 및/또는 인지된 글레어에 의해 저하된다.
이러한 실시예의 중요한 양태는 광 투과를 유지하면서 글레어의 인지에 기여하는 광의 선택적 흡수이며, 이는 입사광에 대한 투과된 광의 비율로서 당업계에서 정의된다. 글레어에 대한 인지는 부분적으로 장면 조명의 곱, 시야에 있는 물체의 반사율, 밝은(명순응), 중간(중간 순응) 또는 희미한(암순응) 소스로부터의 전체 장면 조명에 기초하여 선택된 시각적 감도에 부분적으로 따른다. 이러한 필드 밝기 수치는 각각 일광, 황혼 및 야간에 대략 대응한다. 보다 정량적인 측면에서, 명순응 감도는 평방 미터 당 약 3칸델라(cd/m2) 초과에서 적절하며, 중간 순응 감도는 ~3 cd/m2 내지 ~.01 cd/m2에서 동작하고, 암순응 감도는 ~.01 cd/m2 아래에서 적용된다. 도 12a를 참조하면, 2o(1201) 및 10o(1202) 시야에 대한 명순응 감도 및 암순응 감도(1203)는 중앙 고정으로부터 5o 수직 및 0o(1204) 또는 10o(1205) 수평 변위에서 글레어 감도(도 12b)에 대한 것과 상당히 다르다. 일부 실시예에 따르면, 각도 및 파장 의존성은 다음 공식에 의해 명순응 조명 하에서 정량화된다: 
, 여기서 Vdg는 불편한 글레어이고, V'는 간상 광수용체로부터의 기여이고, L, M 및 S는 장파장, 중파장 및 단파장 원추형 광수용체로부터의 기여이며, 계수 {a, b, c, d, e}는 중심 고정에 대해 0o 수평 및 5o 수직에 대해 각각 {0.963, 0.0613, 0.719, 0.082 및 -1.395}이고, 10o 수평 및 5o 수직 배향에 대해 각각 {0.606, 0.157, 0.751, 0.109 및 -2.3452}이다(Fekete 등, Ophthalmic and Physiological Optics, 2010, 30, 182-187).
즉, 이미지와 글레어 대응물의 인지된 영향은 파장과 입사각에 따라 극적으로 변한다. 이러한 분산은 시야각에 대한 감도, V(λ,θ)에 대한 글레어에 대한 감도, G(λ,θ)의 비율을 비교하여 캡처된다. 도 13은 4개의 예시적인 감도 비율을 표시한 것이다. 명반응 조건(> 3cd/m2)(1302)에서 중심 2o에서 인지된 주 이미지의 비율에 대한 중심 고정의 5o 내에서 인지되는 글레어 이미지의 비율은 약 530 nm 미만의 파장이 시각적 인지보다 글레어에 더 많이 기여함을 나타낸다. 이 효과는 중심 고정으로부터 10 도에 있는 이미지에 대해 훨씬 더 뚜렷하지만(1301), 관찰 조건이 암순응인 경우에는 더 작다(1303, 1304). 중간 순응 필드 조건에서 파장과 각도에 대한 인지된 글레어의 의존성은 동일한 논리를 따르며, 망막의 특성과 모자이크가 시각적 인지의 파장과 각도 의존성의 기초가 되는 3개의(또는 4개의) 망막 원추체, 간상체 및 매립된 광수용체의 상호 작용으로 인해 복잡하게 된다.
모든 입사 광선을 캡처하는 흡수 매체는 분명히 글레어를 생성하지 않지만, 이미지도 생성하지 않으며, 이는 불투명하다. 본 실시예의 양태는 염료, 도펀트 등과 같은 흡수 재료가 글레어로서 불균형적으로 인지되는 파장에서 광을 불균형적으로 흡수하도록 선택된다는 것이다.
특정 실시예에서, 흡수 매체는 투과되거나 반사된 실제 또는 인지된 글레어 강도를 주 이미지의 강도의10-10배 이하로 감소시킨다. 특정 실시예에서, 흡수 매체는 투과되거나 반사된 실제 또는 인지된 글레어 강도를 주 이미지의 강도의 10-1배, 10-2배, 10-3배, 10-4배, 10-5배, 10-6배, 10-7배, 10-8배, 10-9배, 또는 10-10배 이하로 감소시킨다. 특정 실시예에서, 모든 입사 광선을 캡처하는 흡수 매체는 투과 시 글레어를 생성하지 않는다.
상술한 바와 같이, 불투명한 물체는 실제 반사된 글레어를 생성할 수 있으므로, 글레어로서 불균형하게 인지되는 파장의 광을 불균형적으로 흡수하는 재료는 불투명 물체의 표면에 도포될 수 있는 부분적으로 투명한 코팅에 통합될 수 있다. 즉, 본 개시의 방법은 투과 및/또는 반사에서 적어도 부분적으로 불투명한 물체에 대한 인지된 반사 글레어의 감소에 동일하게 적용될 수 있다.
글레어에 대한 감도 함수, G(λ,θ) 및 시각적 인지, V(λ,θ)는 망막의 다른 영역이 다른 파장 의존 감도를 가지므로 눈의 입사각에 따라 변한다. 이 효과는 예를 들어, 글레어 인지에 대해 Bullough(Journal of Modern Optics, 56(13), 1518-22 (2009) 및 Fekete 등(Ophthalmic and Physiological Optics, 26, 313-17 (2006) and 30, 182-87 (2010) 그리고 시각적 인지에 대해, 예를 들어, G. Wyszecki 및 W.S. Stiles, Color Science: Concepts and Methods, Quantitative Data and Formulae (Wiley:NY) 1982에 요약되어 있으며, 이들 각각은 본원에 참조로 통합된다.
본 실시예의 예시적인 설계 방법은 먼저 시야, S(λ,θ)에 대한 조명 및 스펙트럼 반사율 또는 방출 특성을 고려한다. 이들은 부분적으로 투명한 디바이스를 통해 후속하여 보이는 주 이미지를 생성한다. 시야의 예는 가로등이 없는 어두운 거리와 LED 헤드라이트가 있는 다가오는 차량일 수 있다. 일부 경우에, 단일 시야 시나리오가 일부 실시예에 따라 사용될 수 있으며, 단일 시나리오는 흡수체 조성, 농도 및 스펙트럼 흡수 특성을 최적화하기 위한 설계 목적으로 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 인지된 글레어에 대한 주 이미지의 가시성을 개선하기 위해 다양한 필드의 통계적 표현이 흡수체 조성, 농도 및 스펙트럼 특성을 최적화하는 데 사용될 수 있다. 통계적 표현은 다른 유형의 헤드라이트(백열등, 할로겐 등), 가로등의 존재, 글레어를 감소시키기 위한 시도에서 관찰자의 머리를 다른 각도로 돌리는 것, 하나 이상의 후방 미러에서 보이는 차량을 따르는 것 등과 같은 추가의 다른 조건을 고려할 수 있다.
일부 경우에, 실제 또는 인지된 글레어에 대한 주 이미지의 가시성의 비율이 최대화된다. 예를 들어, 일부 구현에 따른 자동차 윈드실드는 야간 시나리오의 경우 헤드램프 및 가로등에 의해 조명되는 장면으로부터의 인지된 글레어 이미지 프로파일 및 강도와 암순응 또는 중간 순응 시각에 의해 인지되는 주 이미지를 평가할 것이다. 야간 장면을 조명하는 발광 다이오드, 고강도 방전, 나트륨 증기 및 석영 할로겐 램프의 스펙트럼 컨텐츠가 S(λ,θ)를 얻기 위해 대표적인 물체에 대한 반사율 분포에 곱해진 다음, 시각 및 글레어에 대한 상대적 기여가 적절한 G(λ,θ) 및 V(λ,θ)와의 곱을 통합하여 계산되어 각각 인지된 글레어 및 이미지 형성에 대한 전체 에너지 기여를 추정한다.
이 실시예의 다른 예는 일광 조명에 의해 생성된 주 이미지와 글레어 이미지를 명순응 감도와 비교한다. 수학적 용어로 G(λ,θ) 및 V(λ,θ)를 각각 글레어와 정상 시각에 대한 감도 함수라고 하고, S(λ,θ)를 입구 동공에 의해 형상화되고 망막으로 기하학적으로 전파되는 장면 조명이라고 한다. 인지된 이미지 강도에 대한 인지된 글레어의 비율은 이하에 의해 각 장면에 대해 주어진다.
본 실시예의 양태는 흡수체의 도입이 파장 의존 투과 함수 T(λ,θ)를 피적분 함수의 분자 및 분모에 도입함으로써 식 1을 수정하는 것이다:
여기서 n번째 글레어 이미지는 n번째 거듭제곱으로의 투과에 의해 감소되며, 여기서 n은 글레어 광선이 부분적으로 투명한 디바이스를 통과하는 횟수이다. 주 이미지는 흡수 매체를 통과하는 단지 하나의 패스에 의해 감쇠된다. 즉, 하나 이상의 파장에서 투과를 감쇠시키는 구성에 의한 다중-패스 흡수는 기본 이미지를 감쇠시키는 것보다 실제 및/또는 인지된 글레어를 지수적으로 감소시키며, 이러한 감소는 비율 G(λ,θ)/V(λ,θ)를 고려하여 증폭된다. 도 5b를 참조하면, 주 투과 글레어 광선(502)은 흡수 매체를 1회 통과하는 반면, 글레어 광선(504)은 흡수체를 각각 3, 5 및 7회 통과한다.
예시적인 실시예의 직접적인 결과는 내부 흡수체가 실제 및/또는 인지된 글레어로서 제시되는 에너지의 양이 주 이미지로서 관찰자에게 제시되는 에너지의 양보다 더 빠르게 감소되게 한다는 것이다. 즉, T(λ,θ)가 항상 비율에서 1 이하이므로, 흡수체의 추가는 이미지 강도에 대한 글레어의 비율을 감소시킨다:
따라서, 비율, (T(λ,θ)n / T(λ,θ))에 대한 기여는 항상 1이하이다. 예시적인 설계 프로세스에서, 파장에 대한 적분 범위는 가시 파장 범위, 예를 들어, 380 nm 내지 800 nm에 걸쳐 있을 수 있다. 각도에 대한 적분 범위는 관찰자 위치(0 도)의 중심 고정에서 중심 고정으로부터 45 도까지일 수 있다. 일부 구현에서, 각도에 대한 적분 범위는 중심 고정에서 중심 고정으로부터 20 도까지일 수 있다. 식 2와 식 3에서, 투과 T의 값은 관찰자 위치와 반투명 물체의 기하학적 및 광학적 배열을 고려하여 각도 (관찰자 위치에서 중심 고정으로부터의 각도)의 관점에서 표현될 수 있다. 예를 들어, 반투명 물체를 통과하고 시야 위치에서 각도 로 수신된 광선은 관찰자에게 고유한 경로를 가질 것이므로, 반투명 물체의 첫 번째 표면에서 광선의 입사각은 각도 로부터 결정될 수 있다.
실제
글레어
비선형 흡수에 의한 실제 및/또는 인지된 글레어의 감소는 도 2에 도시된 윈드실드 기하 형태에 기초한 비제한적인 예에서 예시될 수 있으며, 도 3에 도시된 논리를 따른다. 수평 광선은 수직으로부터 63 도로 배향된 유리 슬래브로부터 굴절 및 반사된다. Zemax Optic Studio® 또는 CodeV®와 같은 광학 모델링 소프트웨어가 이러한 Schott BK7 유리 슬래브를 통한 이산 파장의 수평 광선 전파에 대한 맥스웰 식을 푸는 데 사용된다. 도 16은 내부 흡수가 없는 9개의 파장에서 주 광선과 글레어 광선의 공통 로그를 표시한 것이다. 주 광선과 글레어 광선의 강도는 유리의 광학 분산(도 7, 701)과 계면 반사율의 결과적인 시프트에 기초하여 예상된 대로, 파장에 따른 최소 변화를 나타낸다. 유기 염료 또는 금속성 도펀트와 같은 흡수 조성물의 도입은 380 내지 450 nm 사이의 광을 흡수하지만, 유리는 도 17에 도시된 바와 같이 이 파장 위에서 투명하게 유지된다. 이 새로운 경우에 대한 맥스웰의 식을 풀면 도 18에 도시된 주 광선과 글레어 광선에 대한 로그 강도가 생성된다. 예상된 대로, 유리를 한 번 통과한 주 광선은 더 짧은 파장에서 감쇠된다. 이는 도 17의 염료의 내부 투과 특성과 동일한 패턴으로 파장이 450 nm 미만인 광이 감쇠되는 표 4를 참조해도 알 수 있다. 그러나, 글레어 강도의 패턴은 G1에서 G6으로 글레어 빔의 인덱스에 따라 증가하는 감쇠와 함께 실질적으로 다르다. 이는 또한 도 19에서 볼 수 있으며, 여기서 투과된 주 강도 및 글레어 강도의 감소가 요약되어 있다. 예를 들어, 주 빔이 흡수체에 의해 41%로 감쇠되는 동안, 글레어 광선 G1-G4는 7%, 1.2%, 0.2%, .035%로 감소되고, G5 및 G6은 주 빔의 강도의 10-10배 이하의 강도를 갖는다. 도 20을 참조하면, 반사된 글레어에서도 유사한 경향이 보이며, 흡수체에 의해 감쇠되는 글레어의 비율은 주 빔으로부터의 거리에 따라 증가한다. 실제 및/또는 인지된 글레어 감소를 보는 또 다른 방식은 글레어가 있는 상태에서 물체를 해상하는 데 강도 콘트라스트가 중심임을 인식하는 것이다. 도 21은 실제 글레어 강도의 합을 주 빔 강도(2101)로 나눈 것이 글레어 성분의 비선형 흡수에 의해 실질적으로 감소되고, 인지된 글레어(2103)에 대한 이 비율이 훨씬 더 감소됨을 보여주고 있다.
표 4: 윈드실드로부터 반사되어 투과되는 광에 대해 흡수체가 있거나 없는 상태에서 관찰된 강도의 비율.
(도 1: 106, 107)에 기하학적으로 도시된 바와 같이 윈드실드로부터 반사된 광에 대한 유사한 계산은 또한 도 20 및 표 4에 요약된 바와 같이 윈드실드에 흡수 요소를 추가함으로써 글레어 빔의 비선형 감쇠를 나타낸다. 이러한 실제 및/또는 인지된 글레어 계산은 색상 시프트에 대한 임계값, 광 투과, 재료 특성 등과 같은 이러한 보조 제약 조건과 관련하여 실제 및/또는 인지된 글레어를 최소화할 목적으로 투명한 관찰자의 사용과 관련된 기하 형태의 범위, 조명 및 시야 조건에 대해 반복될 수 있다.
즉, 실제 및/또는 인지된 글레어는 부분적으로 투명한 물체에 흡수 매체를 통합함으로써 비선형적으로 감쇠된다. 실제 및/또는 인지된 글레어의 강도 및 공간적 범위의 양적 감소는 조명의 기하학적 관계, 시야, 투명한 물체의 배향 및 형상에 따라 변한다.
주 이미지 광선이 윈드실드를 가로지를 때 선택된 파장의 흡수는 시야에서 물체의 색상의 시프트로 이어진다. 이러한 색상 시프트는 Commission Internationale d'Eclairage(CIE, http://www.cie.co.at)에서 제시된 L*a*b* 균일한 색 공간 표현에서의 시프트로 정량화된다. 예를 들어, 반사 스펙트럼이 알려진 Munsellⓒ Color System(http://www.munsell.com)의 1269개 색상 타일 모음을 사용하여 가시적 색상의 공간이 경험적으로 특성화되었다. 예시적인 실시예의 흡수체의 존재 및 부재하에 일광(D65)에서 이러한 색상 타일의 L*a*b* 좌표를 계산한다. 도 28을 참조하면, 이러한 색상 시프트의 히스토그램은 주 이미지(흰색 채우기가 있는 흑색 실선) 및 첫 번째 글레어 이미지(회색 채우기가 있는 점선)에 대해 도시된다. 주 이미지의 평균 색상 시프트는 3.1 식별 최소차(JND: just noticeable difference)이고 표준 편차는 0.94인 반면, 첫 번째 글레어 이미지는 7.5 +/- 2.3 JND만큼 시프트한다. 색상 왜곡에 대한 제약을 받는 글레어의 감소는 현재 실시예의 중요한 양태이다. 현재 실시예의 예시적인 디바이스 및 방법은 주 이미지의 평균 색상 왜곡을 약 20 JND 미만, 바람직하게는 10 JND 미만으로 유지하면서 글레어를 감소시키는 것을 추구한다. 일부 구현에서, 주 이미지의 평균 색상 왜곡은 1 JND내지 10 JND인 반면, 첫 번째 글레어 이미지의 평균 색상 왜곡은 주 이미지의 평균 색상 왜곡에서의 시프트보다 적어도 3 JND만큼 더 시프트한다. 일부 구현에서, 주 이미지의 평균 색상 왜곡은 1 JND 내지 5 JND인 반면, 첫 번째 글레어 이미지의 평균 색상 왜곡은 주 이미지의 평균 색상 왜곡에서의 시프트보다 적어도 3 JND만큼 더 시프트한다. 먼셀(Munsell) 색상 스펙트럼은 편리하고 광범위한 참조를 제공하지만, 비행기 조종석, LED 신호등, 예술 작품의 박물관 조명 등과 같은 특정 어플리케이션에 적합한 다른 참조를 사용하여 색상 왜곡을 특성화할 수 있다. 예시적인 실시예의 제2 양태는 주 이미지와 글레어 이미지의 색상 분리를 향상시키기 위해 필터 투과 프로파일을 선택한다. 도 28의 예에서, 주 이미지로부터 첫 번째 글레어 이미지로의 색상 시프트는 4.4+/-1.3 JND이다. 일부 실시예에 따르면, 먼셀 색상 시스템 타일을 사용하여 계산된 약 4 JND 초과, 바람직하게는 약 10 JND 초과의 주 이미지와 글레어 이미지 사이의 컬러 시프트가 바람직할 수 있다.
예시적인 실시예의 다른 양태는 글레어 G(λ,θ)에 대한 눈의 감도와 정상 이미지 V(λ,θ) 사이의 차이가 해당 비율 G(λ,θ)/V(λ,θ)가 1보다 클 때 파장 및 각도에서 불균형적으로 더 큰 인지된 감소를 제공한다는 것이다. 이러한 비율 G(λ,θ)/V(λ,θ)는 인간 시각 시스템의 특성이며 광을 인지하는 방식이다. 함수 S(λ,θ)는 시야에서 광원과 반사 물체를 포함하는 시각적 환경의 특성이며, 예시적인 실시예에는 T(λ,θ)를 제어하기 위해 흡수 재료를 지정하고, 이에 의해 실제(식 3) 및 인지된(식 2) 글레어를 감소시킨다.
다른 실시예는 투명 디바이스에 매립된 비유사 재료에 흡수체를 선택적으로 통합한다. 추가적인 광학적 복잡성은 적층 구조 내에서 굴절률의 변화로 인해 발생한다. 이의 비제한적인 예는 2개의 유리 패널 사이에 샌드위칭된 폴리비닐부티랄의 얇은 층을 갖는 산란-방지 자동차 윈드실드이며, 도 8에 개략적으로 도시되어 있다. 도 7을 참조하면, 중합체와 Schott BK7 유리 층의 굴절률과 분산(파장에 따른 변화)이 다르며, 이는 반사 및 굴절이 계면에서 발생함을 의미한다. 단일 투과(802) 및 반사(803) 주 이미지가 있지만, 글레어 광선은 이제 디바이스의 굴절률이 균일할 때 얻은 것보다 더 많다. 도 9를 참조하면, 내부 반사 및 굴절된 광선(901)은 디바이스를 통해 많은 경로를 추적하고, 투과 시 주(P) 및 16개의 글레어 광선(G1-G8) 중 처음 8개가 라벨링된다. 도 10a, 도 10b, 도 11a 및 도 11b는 흡수가 없는 투과 및 반사된 녹색 광, 및 도 5a에 표시된 흡수체가 추가된 중합체 층을 통한 단일 패스에서 80% 흡수되는 청색 광에 대한 주 및 글레어 강도 분포를 표시한 것이다. 또한, 표 5를 참조하면, 투과된 글레어의 공간적 범위는 21 mm(1003)에서 9 mm(1004)로, 반사된 글레어는 62 mm(1103)에서 26 mm(1104)로 감소된다. 또한, 표 5를 참조하면, 반사 및 투과 모두에서 청색 글레어의 강도가 실질적으로 비선형적으로 감소된다.
표 5: 도 8 및 도 9에 도시된 적층 구조에 대한 반사 및 투과 강도
인지된
글레어
위의 예 1에서 계산된 실제 글레어 감소로 시작하여 파장 및 각도의 함수로서 주 광선 및 글레어 광선에 대한 인간 감도를 통합함으로써 시각적 인지에 대한 글레어의 영향을 추가로 정량화할 수 있다. 도 13은 Bullough(J. Modern Optics, 56(13), 1518(2009))에 의한 측정에 기초하여 5o 및 10o 각 변위를 가진 원추에서 암순응 및 명순응 광 레벨에서 시각적 감도에 대한 글레어의 비율을 표시한 것이다. 인지된 글레어에 대해 눈에 띄는 주 이미지의 광 비율을 원한다는 것은 이러한 콘트라스트가 각각의 파장 및 각도에서 감도 비율과 동일한 인자에 의해 향상됨을 의미한다. 명순응 조명 및 10o 시야에서 인지된 글레어 감소의 예시가 표 6의 각각의 글레어 광선에 대해, 그리고 도 21(2103)의 주 빔 강도에 대한 글레어의 비율에 대해 도시되어 있다.
표 6: 10 도 시야 및 명순응 광 조건에서 흡수체가 있거나 없는 경우의 인지된 강도의 비율
즉, 본원에 설명된 디바이스 및 방법은 주 이미지의 강도를 감소시키는 것보다 더 큰 정도로 실제 및 인지된 글레어의 강도를 감소시키는 부분적으로 투명한 물체 내에 분포된 흡수 재료를 선택한다. 본 발명의 실시예는 흡수 재료가 물체 내에 균일하게 또는 불균일하게 분포되어 있든지, 광이 전체적으로 또는 부분적으로 투명한 물체를 통해 보이는 상황에 적용될 수 있다.
55 도에서
적층
본원에 설명된 방법의 추가 예는 도 3에 요약된 논리를 따른다. 평균이 회색인 광대역 필드 반사율(302)을 갖는 일광(D65) 조명(301) 아래의 시나리오를 고려하며, 즉, dR/d ~ 0이다. 광학적 기하 형태(303)는 도 8에 스케치된 적층 윈드실드에 의해 설명되지만, 63o가 아닌 수직에서 55o로 배향된다. 필드 조도(313)는 명순응이므로, 인지된 계산을 위한 G(λ,θ) 및 V(λ,θ)가 그에 따라 선택된다. 기준선 광선 추적 계산(307)은 도 22에 도시된 결과를 생성한다. 510 nm의 편광되지 않은 광은 1010의 강도 범위 내에서 17개의 광선을 생성한다. 도 22를 참조하면, 주 광선(P)은 굴절의 결과로 -7.5 mm의 오프셋만큼 소스를 가로지르는 반면, 16개의 글레어 광선은 22 mm의 전체 범위에 걸쳐 주 빔 위에 나타난다. 이 중 5개, G5, G9, G12, G15 및 G16(대략 -4, +1, +5, +10 및 +14 mm)은 공기:유리 계면에서만 반사된 결과이고, 나머지 11개의 글레어 광선은 또한 유리와 폴리비닐부티랄 적층 사이의 계면에서의 반사를 포함한다. 도 23은 390 nm에서 510 nm까지 9개의 파장 각각에 대해 15 nm 증분으로 계산된 강도를 표시한 것이다. 이러한 값은 도 23의 세미로그(semilogarithmic) 스케일에서 주(P) 및 글레어(G1-G16)에서 모든 9개의 파장에 대해 서로 중첩된다.
기준선 글레어 강도 및 공간 프로파일을 확립한 다음, 흡수 염료가 폴리비닐부티랄 층에 도입될 때 실제 글레어를 계산한다. 상업적으로 이용 가능한 Crystalyn?? DLS440A 염료(2401)의 농도를 선형 증가시키는 10개에서의 층의 내부 투과가 도 24a에 도시되어 있다. 명순응(2402) 및 암순응(2403) 조건 하에서의 광 투과가 도 24 b에 염료 농도의 함수로서 도시되어 있다.
각각의 파장 및 염료 농도에서의 광선 추적 계산은 도 25a 내지 도 25d 및 도 26a 내지 도 26d에 요약된 주(광선 0) 및 16개의 글레어 광선(광선 2-17)에 대한 강도 도면을 생성한다. 주 광선의 강도는 염료 농도가 증가함에 따라 점차 감소한다. 그러나, 감소의 크기는 이러한 로그 플롯에서 중첩된 강도 값의 더 큰 범위에서 명백하듯이, 주 광선보다 글레어에 대해 훨씬 더 크다. 예를 들어, 420 nm에서, 주(P) 및 G3 및 G5는 8의 인자만큼 감소하는 반면, G1, G3 및 G5는 ~400의 인자만큼 감소하고 광선 G9 및 G12의 강도는 ~25,000의 인자만큼 하락한다.
실제 글레어는 또한 공간적으로 제한되며, 주 빔에서 더 멀리 있는 광선이 흡수 층을 여러 번 통과한다. 도 26d의 495 nm에서와 같이 흡수가 거의 또는 전혀 없는 경우, 원은 다른 원 위에 놓이며, 즉, 광선 강도는 염료 농도와 독립적이다. 흡수가 발생하는 390과 465 nm 사이에서, 대부분의 글레어 광선 강도는 주 빔보다 염료 농도에 따라 훨씬 더 빠르게 감쇠된다.
상기 설명은 균일하게 또는 내부 층에서 부분적으로 투명한 윈드실드의 내부에 추가된 염료에 의해 글레어가 어떻게 비선형적으로 감소되는지를 예시한다. 예를 들어, 수직 입사에서 측정된 명순응 광 투과가 90%보다 큰 윈드실드 성능에 대한 추가 제약도 본 방법에 통합될 수 있다. 염료 농도의 함수로서의 이러한 투과가 도 24a에 도시되어 있으며(2402), 여기서 본 실시예는 이러한 보조 제약이 주어진 최적의 글레어 감소를 위해 3 단위 농도로 DLS440A 염료를 지정한다. 1 단위의 염료 농도는 도 24a에서 상부 트레이스를 생성한다. 예시적인 실시예에 따르면, 글레어 감소와 광 투과 감소 사이의 트레이드-오프가 정량적으로 드러난다. 이 절차는 순수 또는 혼합된 흡수체 및 농도를 사용하여 반복될 수 있으며, 흡수 재료를 사용하여 글레어를 감소시키는 옵션 중에서 정량적 비교로 귀결된다.
실제 글레어보다 인지된 글레어에 기초한 최적화는 각도 및 파장 의존 시각 및 글레어 감도가 주 강도와 글레어 강도 사이의 관계를 가중화하는 데 사용된다는 점을 제외하고는 위에서 개략 설명된 동일한 일련의 단계에 의해 진행된다. 도 3을 참조하면, 현재 55o 윈드실드의 예에서 시야 조도를 명순응(313)으로 정의하고 비교(312)를 위해 도 12a 및 도 12b에 도시된 대응하는 시각 및 글레어 감도를 사용한다. 도 27a 및 도 27b는 방법에 따라 계산된 실제(2701) 및 인지된(2702) 글레어에 대한 염료 농도의 함수로서 글레어 강도의 파장 의존적 감소를 도시한 것이다. 각 염료 농도에서 파장 의존 강도를 적분하고 정규화하면 염료 농도가 증가함에 따라 실제(2704) 및 인지된(2705) 글레어의 감소가 나타난다. 가장 짧은 파장에서 글레어에 대한 감소된 감도는 염료가 없을 때 더 작은 인지된 글레어 값으로 이어지지만 실제 글레어보다 염료 농도가 증가함에 따라 더 점진적인 감소로 이어진다. 즉, 염료 농도를 3배로 하는 한계 효용은 실제(~20%) 글레어보다 인지(~10%)된 글레어로부터의 가장 큰 것의 약 절반이다.
일부 실시예는 건축용 유리에서 글레어를 완화하는 것에 관한 것이다. 분산 또는 적층 염료에 의한 다중-경로 흡수의 기본 광학 물리학은 이전 실시예와 동일하므로, 투과 및 반사에서 주 이미지 및 글레어 이미지가 각각 계산되고 대응 이미지보다 글레어가 더 강렬하게 인지되는 파장에서 흡수 유무를 비교한다. 건축용 유리에서 글레어의 양태는 투과되는 태양 또는 반사되는 실내 램프와 같은 밝은 소스로부터의 글레어에 의해 이미지 콘트라스트가 저하된다는 것이다. 글레어 광선에 의한 비선형 흡수는 주 광선과 글레어 광선에 대해 다른 색상 시프트로 이어진다. 따라서, 흡수체의 선택은 글레어 광선의 인지된 색상이 주 소스의 색상으로부터 시프트되도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 545와 555 나노미터 사이의 주 광의 35%를 차단하는 노치 필터가 표준 L*a*b* 색 공간에서 정상 주광 백색을 4.5 '식별 최소차'만큼 시프트시킨다. 첫 번째 글레어 광선은 동일한 두께를 세 번 통과하여 이 파장에서 53%의 감쇠를 가져오므로 백색 점이 9.4 식별 최소차만큼 이제 시프트된다. 이 예에 대한 색상 좌표의 개요가 표 7에 나타내어져 있다. 건축용 유리에서 이는 유리를 통해 인지되는 물체의 색상과 내부 공간을 조명하기 위해 유리를 통해 들어오는 광의 색상 모두에 영향을 미친다. 표준 비색 도구(colorimetric tool)를 적용하면 주 이미지의 색조, 채도 및 강도로부터 글레어 광선의 색조, 채도 및 강도를 체계적으로 시프트시키는 흡수체를 선택하여, 주 이미지의 일부가 아니라는 정신 물리학적 시각적 큐(cue)를 제공할 수 있다.
색상 시프트에 대한 제약이 있는 글레어에 대한 동일한 양적 최적화 방법이 부분적으로 투명한 층의 어플리케이션에 의해 반사된 글레어에도 적용될 수 있다.
표 7: 투과 및 반사에서 볼 때 글레어에서 D65 광에 대한 색상 좌표 시프트.
일부 실시예는 안과 렌즈, 선글라스, 또는 고글에서 인지된 글레어를 감소시키는 것에 관한 것이다. 도 14를 참조하면, 인간의 눈의 광학 구성이 단면도(1401) 및 등각투시도(1402)로 표시되어 있다. 8디옵터(diopter)(1403)의 기본 곡선을 갖는 안경 렌즈는 정점 거리가 12 mm이고 팬토스코픽(pantoscopic) 틸트가 10o - 눈 렌즈의 통상적인 값으로 배향된다. 대표 광선(1404)이 z-축에 평행하게 렌즈(1403)에 충돌하고, 렌즈 중심으로부터 0.5 mm 오프셋되어 각막(1405), 방수, 동공(1406), 안내 렌즈(1407), 유리체액, 그리고 망막으로(1408) 충돌한다. 렌즈(1403)는 550 nm에서 투명하고 일부 실시예에 따라 430 nm에서 63% 투과(37% 흡수)를 생성하기 위해 추가된 흡수체를 갖는 재료로 구성된다. 도 15a 내지 도 15c는 각각 0.00D, +1.00D, -1.00D 교정력을 가진 렌즈에 대해 녹색(1501, 1502, 1503) 및 청색(1504, 1505, 1506) 광에 대해 망막 상의 주 이미지 및 첫 번째 글레어 이미지의 강도를 표시한 것이다. 보정 렌즈의 결과로 글레어 이미지의 공간적 위치가 시프트하지만, 430 nm에서 글레어 광의 불균형적인 감소가 도면에서 분명하며, 실제 글레어 대 이미지 광자의 비율이 흡수 재료가 통합된 430 nm 파장에 대해 44%, 45% 및 33% 더 작으며 표 8에 정량화되어 있다. 도 13을 참조하면, G(430 nm)/V(430 nm)의 비율은 9이므로, 흡수 재료는 430 nm에서 인지된 글레어를 +0.00D 및 +1.00D 안경의 경우 20의 인자만큼, 그리고 -1.00D 렌즈의 경우 27의 인자만큼 감소시킨다.
표 8: 8D의 기본 곡선, 12 mm의 정점 거리, 10o의 팬토스코픽 틸트를 가진 3개의 안경 렌즈에 대한 주 이미지 및 첫 번째 글레어 이미지의 망막 강도.
식 1과 식 2의 함수 V(λ,θ)는 물리적 광학의 확립된 방법에 따라 동공에 의해 비네팅된(vignetted) 시야에 대해 계산된 필드 조도 
에 의해 결정된 암순응, 중간 순응 또는 명순응 감도 함수를 곱함으로써 인간 시각 시스템의 파장 의존성을 설명한다. 인지된 글레어 이미지 G(λ,θ)는 유사한 프로토콜을 따르며, 하나는 도 12b의 (1204 및 1205)에 의해 예시된 바와 같이 중심 고정으로부터 멀어지는 각도 및 파장에 의존하는 적절한 글레어 감도 함수에 글레어 강도를 곱한다.
예시적인 디바이스는 부분적으로 투명한 디바이스에 흡수 재료 또는 층을 통합하여 인지된 주 이미지의 강도에 대한 인지된 글레어의 강도의 비율을 감소시킨다. 주 이미지는 물체를 투과하거나 이로부터 반사하여 보일 수 있다. 이는 주 이미지보다 글레어로서 더 강력하게 인지되는 파장의 광을 우선적으로 그리고 비선형적으로 소멸시키는 흡수 재료 또는 층을 선택하여 달성된다.
임의의 시야는 눈의 동공 및 기하학적 광학에 의해 제한되는 각도, 파장 및 강도의 콘트라스트에 의해 이미지가 해상되는 광속(flux of light)을 나타낸다. 이러한 콘트라스트를 기반으로 시야의 물체가 정적으로 그리고 동적으로 인지된다. 창, 렌즈 및 다른 투명 매체를 통해 물체를 보면 공간적으로 시프트되고 일반적으로 매체가 광학적으로 편평하지 않을 때 기하학적으로 왜곡되는 글레어 이미지를 생성한다. 이에 의해, 글레어는 이미지 콘트라스트를 감소시키고 시각적 예리함을 저하시킨다.
위에 제시된 일부 예 및 계산은 더 낮은 복잡성의 광학 요소에 관한 것이다. 물리적 광학 분야의 통상의 기술자는 곡률, 두께 또는 인덱스 구배, 산란을 생성하는 텍스처, 및 편광 요소가 이로부터 발생하는 질적 및 양적 개선을 변경시키지 않고 본원에 설명된 방법의 상세 사항에 영향을 줄 것임을 인식한다.
본 개시는 부분적으로 또는 전체적으로 투명한 디바이스를 통해 장면을 보는 사람에 의해 인지되는 글레어를 감소시키는 시스템 및 방법을 제공한다. 글레어의 감소는 디바이스를 통해 전달된 이미지와 소스의 위치, 투명 디바이스의 배향 및 스넬(Snell)의 법칙과 일치하는 각도 방향으로 디바이스에서 사람에게 반사된 광에 의해 형성된 이미지 모두에서 달성된다.
실제 및/또는 인지된 글레어를 감소시키는 부분적으로 또는 전체적으로 투명한 디바이스의 다양한 구성이 상술한 양태 및 특징에 따라 구현될 수 있다. 일부 예시적인 구성이 아래에 나열된다.
(1) 디바이스를 통해 또는 디바이스로부터 물체가 보이는 디바이스로서, 반투명 재료; 및 대략 500 nm 내지 700 nm의 광 파장에 대한 것보다 대략 380 nm 내지 대략 450 nm의 광 파장에 대해 더 큰 흡수를 갖는 반투명 재료에 배치된 광 흡수체를 포함하고, 디바이스를 통해 투과하거나 디바이스로부터 반사되어 보이는 물체에 대한, 모든 가시 파장에 대해 적분된 주 이미지 강도에 대한 실제 글레어 강도의 제1 비율이 광 흡수체가 반투명 재료에 배치되지 않을 때 디바이스를 통해 투과하거나 디바이스로부터 반사되어 보이는 물체에 대한 주 이미지 강도에 대한 실제 글레어의 제2 비율보다 작은, 디바이스.
(2) 구성 (1)에 있어서, 물체로부터 물체가 보이는 지점으로 진행하는 광선에 대해 반투명 재료의 전방 표면에 대한 수직으로부터 측정된 입사각이 0 도 내지 75 도인, 디바이스.
(3) 구성 (1) 또는 (2)에 있어서, 반투명 재료는 유리를 포함하는, 디바이스.
(4) 구성 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 흡수체는 유기 염료를 포함하는, 디바이스.
(5) 구성 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 흡수체는 금속 도펀트를 포함하는, 디바이스.
(6) 구성 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서, 흡수체는 반투명 재료에 불균일하게 분포되는, 디바이스.
(7) 구성 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서, 주 이미지 강도의 적어도 85%는 수직 입사에서 반투명 재료 및 광 흡수체를 통해 투과되는, 디바이스.
(8). 구성 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서, 디바이스를 통해 또는 디바이스로부터 보이는 글레어 이미지의 제1 색조 또는 제1 채도는 디바이스를 통해 또는 디바이스로부터 보이는 주 이미지의 대응하는 제2 색조 또는 제2 채도와 비교하여 시프트되는, 디바이스.
(9) 구성 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 있어서, 일광 조명에서 1269 먼셀(Munsell) 색상 타일의 L*a*b* 균일 색상 공간 좌표에서의 평균 시프트에 의해 측정된 주 이미지의 평균 색상 왜곡은 1 JND 내지 10 JND인, 디바이스.
(10) 구성 (9)에 있어서, 일광 조명에서 1269 먼셀 색상 타일의 L*a*b* 균일 색상 공간 좌표에서의 평균 시프트에 의해 측정된 제1 글레어 이미지의 평균 색상 왜곡은 주 이미지의 평균 색상 왜곡의 시프트보다 적어도 3 JND만큼 더 시프트하는, 디바이스.
(11) 구성 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료는 중합체를 포함하는, 디바이스.
(12) 구성 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료는 유리 층들 사이에 적층된 중합체를 포함하는, 디바이스.
(13) 구성 (11) 또는 (12)에 있어서, 중합체는 폴리비닐부티랄인, 디바이스.
(14) 구성 (1) 내지 (13) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료는 차량용 윈드실드(windshield) 또는 윈드스크린(windscreen)으로서 형성되는, 디바이스.
(15) 구성 (1) 내지 (13) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료는 전동 차량 또는 주거용의 창으로서 형성되는, 디바이스.
(16) 구성 (1) 내지 (13) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료는 안경 또는 고글용 렌즈로서 형성되는, 디바이스.
(17) 구성 (1) 내지 (13) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료는 카메라용 렌즈로서 형성되는, 디바이스.
(18) 구성 (1) 내지 (13) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료는 현미경 또는 망원경용 렌즈로서 형성되는, 디바이스.
실제 및/또는 인지된 글레어를 감소시키는 반투명 디바이스를 제조하기 위한 다양한 프로세스가 실시될 수 있다. 예시적인 프로세스가 아래와 같이 열거된다.
(19) 디바이스를 통해 또는 디바이스로부터 물체가 보이는 디바이스를 제조하는 방법으로서: 광 흡수체를 포함하는 반투명 재료를 형성하는 단계를 포함하고, 반투명 재료에 배치된 광 흡수체는 대략 500 nm 내지 700 nm의 광 파장에 대한 것보다 대략 380 nm 내지 대략 450 nm의 광 파장에 대해 더 큰 흡수를 나타내고, 디바이스를 통해 투과하거나 디바이스로부터 반사되어 보이는 물체에 대한, 모든 가시 파장에 대해 적분된 주 이미지 강도에 대한 실제 글레어 강도의 제1 비율이 광 흡수체가 반투명 재료에 배치되지 않을 때 디바이스를 통해 투과하거나 디바이스로부터 반사되어 보이는 물체에 대한 주 이미지 강도에 대한 실제 글레어의 제2 비율보다 작은, 방법.
(20) 방법 (19)에 있어서, 반투명 재료를 형성하는 단계는 반투명 재료의 형성 중에 반투명 재료에 염료를 분산시키는 단계를 포함하는, 방법.
(21) 방법 (19)에 있어서, 반투명 재료를 형성하는 단계는 반투명 재료의 형성 중에 반투명 재료에 금속 도펀트를 분산시키는 단계를 포함하는, 방법.
(22) 방법 (19) 내지 (21) 중 어느 하나에 있어서, 차량용 윈드실드 또는 윈드스크린으로서 반투명 재료를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
(23) 방법 (19) 내지 (21) 중 어느 하나에 있어서, 주거용 창으로서 반투명 재료를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
(24) 방법 (19) 내지 (23) 중 어느 하나에 있어서, 유리 층에 중합체 층을 적층하는 단계를 더 포함하는, 방법.
(25) 방법 (19) 내지 (21) 중 어느 하나에 있어서, 안경 또는 고글용 렌즈로서 반투명 재료를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
(26) 방법 (19) 내지 (21) 중 어느 하나에 있어서, 카메라용 렌즈로서 반투명 재료를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
(27) 방법 (19) 내지 (21) 중 어느 하나에 있어서, 현미경 또는 망원경용 렌즈로서 반투명 재료를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
(28) 방법 (19) 내지 (23) 또는 (25) 내지 (27) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료는 유리를 포함하는, 방법.
(29) 방법 (19) 내지 (23) 또는 (25) 내지 (27) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료는 중합체를 포함하는, 방법.
(30) 방법 (19) 내지 (23) 또는 (25) 내지 (27) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료에 흡수체를 불균일하게 분산시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
디바이스를 제조하는 개시된 디바이스 및 방법의 추가 실시예가 이하 기재된다.
(1) 디바이스를 통해 또는 디바이스로부터 물체가 보이는 디바이스로서: 반투명 재료; 반투명 재료에 인접한 반사성 불투명 물체 또는 영역; 및 대략 500 nm 내지 700 nm의 광 파장에 대한 것보다 대략 380 nm 내지 대략 450 nm의 광 파장에 대해 더 큰 흡수를 갖는 반투명 재료에 배치된 광 흡수체를 포함하고, 디바이스를 통해 투과하거나 디바이스로부터 반사되어 보이는 물체에 대한, 모든 가시 파장에 대해 적분된 주 이미지 강도에 대한 실제 글레어 강도의 제1 비율이 광 흡수체가 반투명 재료에 배치되지 않을 때 디바이스를 통해 투과하거나 디바이스로부터 반사되어 보이는 물체에 대한 주 이미지 강도에 대한 실제 글레어의 제2 비율보다 작은, 디바이스.
(2) 디바이스 (1)에 있어서, 디바이스로부터 보이는 물체가 반사되어 보이는, 디바이스.
(3) 디바이스 (1) 또는 (2)에 있어서, 반투명 재료의 투명성은 반투명 재료를 통해 연장되고, 반사성 불투명 물체 또는 영역에서 끝나는, 디바이스.
(4) 디바이스 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 반사성 불투명 물체 또는 영역은 부분적으로 반사하거나 부분적으로 불투명한, 디바이스.
(5) 디바이스 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 물체로부터 물체가 보이는 지점으로 진행하는 광선에 대해 반투명 재료의 전방 표면에 대한 수직으로부터 측정된 입사각이 0 도 내지 75 도인, 디바이스.
(6) 디바이스 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료는 유리를 포함하는, 디바이스.
(7) 디바이스 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서, 흡수체는 유기 염료를 포함하는, 디바이스.
(8) 디바이스 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서, 흡수체는 금속성 도펀트를 포함하는, 디바이스.
(9) 디바이스 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 있어서, 흡수체는 반투명 재료에 불균일하게 분포되는, 디바이스.
(10) 디바이스 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 있어서, 주 이미지 강도의 적어도 85%는 수직 입사에서 반투명 재료 및 광 흡수체를 통해 투과되는, 디바이스.
(11) 디바이스 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 있어서, 디바이스를 통해 또는 디바이스로부터 보이는 글레어 이미지의 제1 색조 또는 제1 채도는 디바이스를 통해 또는 디바이스로부터 보이는 주 이미지의 대응하는 제2 색조 또는 제2 채도와 비교하여 시프트되는, 디바이스.
(12) 디바이스 (1) 내지 (11) 중 어느 하나에 있어서, 일광 조명에서 1269 먼셀 색상 타일의 L*a*b* 균일 색상 공간 좌표에서의 평균 시프트에 의해 측정된 주 이미지의 평균 색상 왜곡은 1 JND 내지 10 JND인, 디바이스.
(13) 디바이스 (12)에 있어서, 일광 조명에서 1269 먼셀 색상 타일의 L*a*b* 균일 색상 공간 좌표에서의 평균 시프트에 의해 측정된 제1 글레어 이미지의 평균 색상 왜곡은 주 이미지의 평균 색상 왜곡의 시프트보다 적어도 3 JND만큼 더 시프트하는, 디바이스.
(14) 디바이스 (1) 내지 (13) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료는 중합체를 포함하는, 디바이스.
(15) 디바이스 (1) 내지 (14) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료는 유리 층들 사이에 적층된 중합체를 포함하는, 디바이스.
(16) 디바이스 (14) 또는 (15)에 있어서, 중합체는 폴리비닐부티랄인, 디바이스.
(17) 디바이스 (1) 내지 (16) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료는 차량용 윈드실드 또는 윈드스크린으로서 형성되는, 디바이스.
(18) 디바이스 (1) 내지 (16) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료는 전동 차량 또는 주거용의 창으로서 형성되는, 디바이스.
(19) 디바이스 (1) 내지 (16) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료는 안경 또는 고글용 렌즈로서 형성되는, 디바이스.
(20) 디바이스 (1) 내지 (16) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료는 카메라용 렌즈로서 형성되는, 디바이스.
(21) 디바이스 (1) 내지 (16) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료는 현미경 또는 망원경용 렌즈로서 형성되는, 디바이스.
(22) 디바이스를 통해 또는 디바이스로부터 물체가 보이는 디바이스를 제조하는 방법으로서: 반사성 불투명 물체 또는 영역에 인접하게 반투명 재료를 형성하는 단계; 및 반투명 재료에 광 흡수체를 포함시키는 단계를 포함하고, 반투명 재료에 배치된 광 흡수체는 대략 500 nm 내지 700 nm의 광 파장에 대한 것보다 대략 380 nm 내지 대략 450 nm의 광 파장에 대해 더 큰 흡수를 나타내고, 디바이스를 통해 투과하거나 디바이스로부터 반사되어 보이는 물체에 대한, 모든 가시 파장에 대해 적분된 주 이미지 강도에 대한 실제 글레어 강도의 제1 비율이 광 흡수체가 반투명 재료에 배치되지 않을 때 디바이스를 통해 투과하거나 디바이스로부터 반사되어 보이는 물체에 대한 주 이미지 강도에 대한 실제 글레어의 제2 비율보다 작은, 방법.
(23) 방법 (22)에 있어서, 디바이스로부터 보이는 물체가 반사되어 보이는, 방법.
(24) 방법 (22) 또는 (23)에 있어서, 반투명 재료의 투명성은 재료를 통해 연장되고, 반사성 불투명 물체 또는 영역에서 끝나는, 방법.
(25) 방법 (22) 내지 (24) 중 어느 하나에 있어서, 반사성 불투명 물체 또는 영역은 부분적으로 반사하거나 부분적으로 불투명한, 방법.
(26) 방법 (22) 내지 (25) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료를 형성하는 단계는 반투명 재료의 형성 중에 반투명 재료에 염료를 분산시키는 단계를 포함하는, 방법.
(27) 방법 (22) 내지 (26) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료를 형성하는 단계는 반투명 재료의 형성 중에 반투명 재료에 금속 도펀트를 분산시키는 단계를 포함하는, 방법.
(28) 방법 (22) 내지 (27) 중 어느 하나에 있어서, 차량용 윈드실드 또는 윈드스크린으로서 반투명 재료를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
(29) 방법 (22) 내지 (28) 중 어느 하나에 있어서, 주거용 창으로서 반투명 재료를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
(30) 방법 (22) 내지 (29) 중 어느 하나에 있어서, 중합체 층을 유리 층에 적층하는 단계를 더 포함하는, 방법.
(31) 방법 (22) 내지 (27) 중 어느 하나에 있어서, 안경 또는 고글용 렌즈로서 반투명 재료를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
(32) 방법 (22) 내지 (27) 중 어느 하나에 있어서, 카메라용 렌즈로서 반투명 재료를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
(33) 방법 (22) 내지 (27) 중 어느 하나에 있어서, 현미경 또는 망원경용 렌즈로서 반투명 재료를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
(34) 방법 (22) 내지 (33) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료는 유리를 포함하는, 방법.
(35) 방법 (22) 내지 (33) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료는 중합체를 포함하는, 방법.
(36) 방법 (22) 내지 (33) 중 어느 하나에 있어서, 반투명 재료에 흡수체를 불균일하게 분산시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
일부 예시적인 실시예가 현재 가장 실용적이고 바람직한 실시예로 간주되는 것과 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시예에 제한되지 않고 청구항의 사상 및 범위 내에 포함되는 다양한 수정 및 균등한 구성을 포함하도록 의도된다는 것을 이해해야 한다. 청구항에 정의된 본 발명의 신규한 양태를 벗어나지 않고 수정 및 변형이 이루어질 수 있다. 첨부된 청구항은 본원에서 본 발명의 사상 및 범위와 일치하는 방식으로 광범위하게 해석되어야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함한 본 문헌이 우선할 것이다. 바람직한 방법 및 재료가 아래에 설명되지만, 본원에 설명된 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 개시의 실시예의 실시 또는 시험에서 사용될 수 있다. 본원에 개시된 재료, 방법 및 예는 단지 예시일 뿐이며 제한하려고 의도된 것이 아니다. 용어 "최소화하다" 또는 "최소화된"은 종속 변수를 타깃 값의 15% 이내로 줄이기 위해 하나 이상의 파라미터가 변경되거나 변경된 것을 의미한다. 일부 경우에, 타깃 값은 종속 변수에 의해 획득될 수 있는 절대 최소값일 수 있다.
"최대화화다" 또는 "최대화된"이라는 용어는 종속 변수를 타깃 값의 15% 이내로 증가시키도록 하나 이상의 파라미터가 변경되거나 변경된 것을 의미한다. 일부 경우에, 타깃 값은 종속 변수에 의해 획득될 수 있는 절대 최대값일 수 있다.
"최적화하다" 또는 "최적화된"이라는 용어는 종속 변수를 타깃 값의 15% 이내인 값으로 변경하기 위해 하나 이상의 파라미터가 변경되거나 변경된 것을 의미한다.
본원에서 사용되는 "포함하다(comprise(s))", "포함한다(include(s))", "갖는(having)", "갖다(has)", "할 수 있다(can)", "포함하다(contain(s))"라는 용어 및 이들의 변형은 추가 행위나 구조의 가능성을 배제하지 않는 개방형 연결구, 용어 또는 단어인 것으로 의도된다. 단수형 "어느(a)", "어떤(an)" 및 "그(the)"는 문맥상 달리 명시하지 않는 한 복수의 참조를 포함한다. 본 개시는 또한 명시적으로 설명되든 그렇지 않든, 본원에 제시된 실시예 또는 요소를 "포함하는 (comprising)", "구성되는(consisting of)" 및 "본질적으로 구성되는(consisting essentially of)" 다른 실시예를 고려한다.
접속 용어 "또는"은 접속 용어와 관련된 하나 이상의 나열된 요소의 임의의 및 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B를 포함하는 장치"라는 문구는 B가 존재하지 않는 A를 포함하는 장치, A가 존재하지 않는 B를 포함하는 장치, 또는 A 및 B 모두가 존재하는 장치를 지칭할 수 있다. "A, B, . . .및 N 중 적어도 하나" 또는 "A, B, . . .N, 또는 이들의 조합 중 적어도 하나"의 문구는 요소 A, B, . . ., 및 N을 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 요소, 즉, 나열되지 않은 추가 요소를 조합하여 또한 포함할 수 있는 하나 이상의 다른 요소와 조합하여 또는 단독으로 임의의 하나의 요소를 포함하는 요소 A, B, . . ., 또는 N의 하나 이상의 임의의 조합을 의미하도록 광범위한 의미로 정의된다.
본원에 사용된 용어 "제1", "제2", "제3" 등은 임의의 순서, 양 또는 중요도를 나타내지 않으며, 하나의 요소를 다른 요소와 구별하는 데 사용된다.
본원에 사용된 용어 "실질적으로"는 임의의 양적 비교, 값, 측정 또는 다른 표현에 기인할 수 있는 고유한 불확실성 정도를 나타낸다. "실질적으로"라는 용어는 또한 문제가 되는 주제의 기본 기능을 변경하지 않으면서 정량적 표현이 명시된 기준과 다를 수 있는 정도를 나타내기 위해 본원에서 활용된다.
Claims (54)
- 디바이스를 통해 또는 디바이스로부터 물체가 보이는 디바이스로서:
반투명 재료; 및
대략 500 nm 내지 700 nm의 광 파장에 대한 것보다 대략 380 nm 내지 대략 450 nm의 광 파장에 대해 더 큰 흡수를 갖는 상기 반투명 재료에 배치된 광 흡수체를 포함하고,
상기 디바이스를 통해 투과하거나 상기 디바이스로부터 반사되어 보이는 상기 물체에 대한, 모든 가시 파장에 대해 적분된 주 이미지 강도에 대한 실제 글레어 강도의 제1 비율이 상기 광 흡수체가 상기 반투명 재료에 배치되지 않을 때 상기 디바이스를 통해 투과하거나 상기 디바이스로부터 반사되어 보이는 상기 물체에 대한 주 이미지 강도에 대한 실제 글레어의 제2 비율보다 작은, 디바이스.
- 제1항에 있어서,
상기 물체로부터 상기 물체가 보이는 지점으로 진행하는 광선에 대해 상기 반투명 재료의 전방 표면에 대한 수직으로부터 측정된 입사각이 0 도 내지 75 도인, 디바이스.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 반투명 재료는 유리를 포함하는, 디바이스.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡수체는 유기 염료를 포함하는, 디바이스.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡수체는 금속 도펀트를 포함하는, 디바이스.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡수체는 상기 반투명 재료에 불균일하게 분포되는, 디바이스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주 이미지 강도의 적어도 85%는 수직 입사에서 상기 반투명 재료 및 상기 광 흡수체를 통해 투과되는, 디바이스.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디바이스를 통해 또는 상기 디바이스로부터 보이는 글레어 이미지의 제1 색조 또는 제1 채도는 상기 디바이스를 통해 또는 상기 디바이스로부터 보이는 주 이미지의 대응하는 제2 색조 또는 제2 채도와 비교하여 시프트되는, 디바이스.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
일광 조명에서 1269 먼셀(Munsell) 색상 타일의 L*a*b* 균일 색상 공간 좌표에서의 평균 시프트에 의해 측정된 주 이미지의 평균 색상 왜곡은 1 JND 내지 10 JND인, 디바이스.
- 제9항에 있어서,
일광 조명에서 상기 1269 먼셀 색상 타일의 상기 L*a*b* 균일 색상 공간 좌표에서의 상기 평균 시프트에 의해 측정된 제1 글레어 이미지의 평균 색상 왜곡은 상기 주 이미지의 상기 평균 색상 왜곡의 시프트보다 적어도 3 JND만큼 더 시프트하는, 디바이스.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반투명 재료는 중합체를 포함하는, 디바이스.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반투명 재료는 유리 층들 사이에 적층된 중합체를 포함하는, 디바이스.
- 제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 중합체는 폴리비닐부티랄인, 디바이스.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반투명 재료는 차량용 윈드실드(windshield) 또는 윈드스크린(windscreen)으로서 형성되는, 디바이스.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반투명 재료는 전동 차량 또는 주거용의 창으로서 형성되는, 디바이스.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반투명 재료는 안경 또는 고글용 렌즈로서 형성되는, 디바이스.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반투명 재료는 카메라용 렌즈로서 형성되는, 디바이스.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반투명 재료는 현미경 또는 망원경용 렌즈로서 형성되는, 디바이스.
- 디바이스를 통해 또는 디바이스로부터 물체가 보이는 디바이스를 제조하는 방법으로서:
광 흡수체를 포함하는 반투명 재료를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 반투명 재료에 배치된 상기 광 흡수체는 대략 500 nm 내지 700 nm의 광 파장에 대한 것보다 대략 380 nm 내지 대략 450 nm의 광 파장에 대해 더 큰 흡수를 나타내고, 상기 디바이스를 통해 투과하거나 상기 디바이스로부터 반사되어 보이는 상기 물체에 대한, 모든 가시 파장에 대해 적분된 주 이미지 강도에 대한 실제 글레어 강도의 제1 비율이 상기 광 흡수체가 상기 반투명 재료에 배치되지 않을 때 상기 디바이스를 통해 투과하거나 상기 디바이스로부터 반사되어 보이는 상기 물체에 대한 주 이미지 강도에 대한 실제 글레어의 제2 비율보다 작은, 방법.
- 제19항에 있어서,
상기 반투명 재료를 형성하는 단계는 상기 반투명 재료의 형성 중에 상기 반투명 재료에 염료를 분산시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 제19항에 있어서,
상기 반투명 재료를 형성하는 단계는 상기 반투명 재료의 형성 중에 상기 반투명 재료에 금속 도펀트를 분산시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
차량용 윈드실드 또는 윈드스크린으로서 상기 반투명 재료를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
유리 층에 중합체 층을 적층하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
주거용 창으로서 상기 반투명 재료를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
안경 또는 고글용 렌즈로서 상기 반투명 재료를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
카메라용 렌즈로서 상기 반투명 재료를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
현미경 또는 망원경용 렌즈로서 상기 반투명 재료를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제19항 내지 제23항 또는 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반투명 재료는 유리를 포함하는, 방법.
- 제19항 내지 제23항 또는 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반투명 재료는 중합체를 포함하는, 방법.
- 제19항 내지 제23항 또는 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반투명 재료에 상기 흡수체를 불균일하게 분산시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 디바이스를 통해 또는 디바이스로부터 물체가 보이는 디바이스로서:
반투명 재료;
상기 반투명 재료에 인접한 반사성 불투명 물체 또는 영역; 및
대략 500 nm 내지 700 nm의 광 파장에 대한 것보다 대략 380 nm 내지 대략 450 nm의 광 파장에 대해 더 큰 흡수를 갖는 상기 반투명 재료에 배치된 광 흡수체를 포함하고,
상기 디바이스를 통해 투과하거나 상기 디바이스로부터 반사되어 보이는 상기 물체에 대한, 모든 가시 파장에 대해 적분된 주 이미지 강도에 대한 실제 글레어 강도의 제1 비율이 상기 광 흡수체가 상기 반투명 재료에 배치되지 않을 때 상기 디바이스를 통해 투과하거나 상기 디바이스로부터 반사되어 보이는 상기 물체에 대한 주 이미지 강도에 대한 실제 글레어의 제2 비율보다 작은, 디바이스.
- 제31항에 있어서,
상기 디바이스로부터 보이는 상기 물체가 반사되어 보이는, 디바이스.
- 제31항 또는 제32항에 있어서,
상기 반투명 재료의 투명성은 상기 반투명 재료를 통해 연장되고, 상기 반사성 불투명 물체 또는 영역에서 끝나는, 디바이스.
- 제31항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반사성 불투명 물체 또는 영역은 부분적으로 반사하거나 부분적으로 불투명한, 디바이스.
- 제31항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 물체로부터 상기 물체가 보이는 지점으로 진행하는 광선에 대해 상기 반투명 재료의 전방 표면에 대한 수직으로부터 측정된 입사각이 0 도 내지 75 도인, 디바이스.
- 제31항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반투명 재료는 유리를 포함하는, 디바이스.
- 제31항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡수체는 유기 염료를 포함하는, 디바이스.
- 제31항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡수체는 금속성 도펀트를 포함하는, 디바이스.
- 제31항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡수체는 상기 반투명 재료에 불균일하게 분포되는, 디바이스.
- 제31항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주 이미지 강도의 적어도 85%는 수직 입사에서 상기 반투명 재료 및 상기 광 흡수체를 통해 투과되는, 디바이스.
- 제31항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디바이스를 통해 또는 상기 디바이스로부터 보이는 글레어 이미지의 제1 색조 또는 제1 채도는 상기 디바이스를 통해 또는 상기 디바이스로부터 보이는 주 이미지의 대응하는 제2 색조 또는 제2 채도와 비교하여 시프트되는, 디바이스.
- 제31항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
일광 조명에서 1269 먼셀 색상 타일의 L*a*b* 균일 색상 공간 좌표에서의 평균 시프트에 의해 측정된 주 이미지의 평균 색상 왜곡은 1 JND 내지 10 JND인, 디바이스.
- 제42항에 있어서,
일광 조명에서 상기 1269 먼셀 색상 타일의 상기 L*a*b* 균일 색상 공간 좌표에서의 상기 평균 시프트에 의해 측정된 제1 글레어 이미지의 평균 색상 왜곡은 상기 주 이미지의 상기 평균 색상 왜곡의 시프트보다 적어도 3 JND만큼 더 시프트하는, 디바이스.
- 제31항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반투명 재료는 중합체를 포함하는, 디바이스.
- 제31항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반투명 재료는 유리 층들 사이에 적층된 중합체를 포함하는, 디바이스.
- 제44항 또는 제45항에 있어서,
상기 중합체는 폴리비닐부티랄인, 디바이스.
- 디바이스를 통해 또는 디바이스로부터 물체가 보이는 디바이스를 제조하는 방법으로서:
반사성 불투명 물체 또는 영역에 인접하게 반투명 재료를 형성하는 단계; 및
상기 반투명 재료에 광 흡수체를 포함시키는 단계를 포함하고,
상기 반투명 재료에 배치된 상기 광 흡수체는 대략 500 nm 내지 700 nm의 광 파장에 대한 것보다 대략 380 nm 내지 대략 450 nm의 광 파장에 대해 더 큰 흡수를 나타내고, 상기 디바이스를 통해 투과하거나 상기 디바이스로부터 반사되어 보이는 상기 물체에 대한, 모든 가시 파장에 대해 적분된 주 이미지 강도에 대한 실제 글레어 강도의 제1 비율이 상기 광 흡수체가 상기 반투명 재료에 배치되지 않을 때 상기 디바이스를 통해 투과하거나 상기 디바이스로부터 반사되어 보이는 상기 물체에 대한 주 이미지 강도에 대한 실제 글레어의 제2 비율보다 작은, 방법.
- 제47항에 있어서,
상기 반투명 재료의 투명성은 상기 재료를 통해 연장되고, 상기 반사성 불투명 물체 또는 영역에서 끝나는, 방법.
- 제47항 또는 제48항에 있어서,
상기 반사성 불투명 물체 또는 영역은 부분적으로 반사하거나 부분적으로 불투명한, 방법.
- 제47항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반투명 재료를 형성하는 단계는 상기 반투명 재료의 형성 중에 상기 반투명 재료에 염료를 분산시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 제47항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반투명 재료를 형성하는 단계는 상기 반투명 재료의 형성 중에 상기 반투명 재료에 금속 도펀트를 분산시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 제47항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서,
차량용 윈드실드 또는 윈드스크린, 전동 차량 또는 주거용의 창, 안경 또는 고글용 렌즈, 카메라용 렌즈, 현미경 또는 망원경용 렌즈로서 상기 반투명 재료를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제47항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서,
중합체 층을 유리 층에 적층하는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 제47항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반투명 재료에 상기 흡수체를 불균일하게 분산시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
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