摘要:我们可能不如鸟类幸运,但是在色彩感知方面,人眼的表现不错。通常,我们可以区分大约一百万种颜色。色盲人群的色觉在光谱的某些部分受到限制,而现在,一种新型的隐形眼镜可以恢复色盲人群的这些色觉。(全文约2221字,阅读大概需要8分钟。)

左侧为色盲视图,右侧为校正色。 (Sharon Karepov/Tel Aviv University)

我们可能不如鸟类幸运,但是在色彩感知方面,人眼的表现不错。通常,我们可以区分大约一百万种颜色。色盲人群的色觉在光谱的某些部分受到限制,而现在,一种新型的隐形眼镜可以恢复色盲人群的这些色觉。

某些类型的色盲矫正器已经已在市场上正式出售,例如自动滤频太阳镜。现在,以色列特拉维夫大学的工程师Sharon Karepov和Tal Ellenbogen提出了一种将色彩校正膜转移到隐形眼镜表面的方法。

这种创新不仅为色盲治疗市场增添了令人兴奋的新选择,而且该过程可以定制以适应一系列视力障碍。

我们通常所说的色盲实际上是指影响我们的眼睛和视觉系统如何识别不同波长的光的各种条件。绝大多数色盲人的确能看到颜色,但并不是全部。

在典型眼球的背面,由三种类型的感光锥细胞组成的屏幕吸收光波,并向大脑发出信息。

这些细胞中的一些对相对较短的波长最兴奋(因此将其标记为“短”为S),而另两个对较长的波长做出响应:一个对光谱的绿到黄部分周围的光最敏感(M ),以及另一个黄色至红色(L)。

“典型”视锥细胞对sRGB光谱的响应。(BenRG/Wikimedia Commons/Public Domain)

如果这些视锥细胞类型中的一种或多种出现问题,则会导致各种类型的色觉不足。最常见的是,人们很难分辨红色和绿色波长的颜色-这意味着问题是由M或L锥产生的。

例如,在最常见的色盲类型中-绿色弱视-来自“绿黄色敏感”(M)细胞的信号变暗。结果,“黄红敏感”(L)细胞的反应使大脑不知所措。 (您可以使用此色盲模拟器来玩耍,以查看不同类型的缺陷人群可能正在经历什么。)

卡列波夫说:“将红色与绿色区分开来的问题打断了简单的日常工作,例如确定香蕉是否成熟。”他解释了这种新的色彩校正触点背后的巧妙技术。

这个想法本身具有悠久的历史。一个多世纪以前,19世纪的苏格兰人詹姆斯·克莱克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)以开发描述我们称为光的电磁波的方程式而闻名—建议过滤一些颜色可以帮助较不活跃的颜色发光。

几年前,材料科学家唐·麦克弗森(Don McPherson)意外地得出结论,将嵌入透明材料中的稀土金属正确混合可以使波散射,从而实现正确水平的滤光。

经过大量的修改和尝试,一家名为EnChroma的公司成功了,该公司为患有“红绿色”色盲(包括黄褐斑病)的人生产眼镜。

如果您有几百美元的余钱,那么眼镜似乎可以很好地解决问题-但并不是每个人都喜欢戴眼镜。

卡列波夫说:“基于这种校正概念的眼镜在市场上可以买到,但是它们比隐形眼镜要大得多。”

卡列波夫(Karepov)和埃伦博根(Ellenbogen)所依赖的滤波技术与超颖表面的奇异光学特性有关–微小的表面变化旨在改变光反射或进入材料的方式。

卡列波夫说:“我们的隐形眼镜使用基于纳米级金椭圆形的超表面以可定制化,紧凑和耐用的方式来解决这些缺陷。”

使用超颖表面代替过滤剂可以更轻松地调整材料的特性,以满足个人需求。但是一个大问题是当前生产它们的技术只能将它们蚀刻到平坦的表面上。

比起重新造轮子,工程师们决定以传统的方式制作超颖表面,提出了一种将40纳米薄膜转移到曲面透镜上的方法。

最终的镜片尚未在临床测试中证明其价值。 使用石原氏色盲(Ishihara)测试的实验室模拟表明,他们的镜头在颜色上的区别可能要好10倍,因此它们的前景令人鼓舞。

Sharon Karepov/Tel Aviv University

为了更好地了解它们的工作原理,上面的图像显示了大多数正常人眼睛,以及经过具有绿色弱视的人的眼睛,最后是经红绿色盲镜片校正后看到的同一棵树的图像。

除了加入滤光特性之外,工程师还发现他们的转移过程同样适用于转换整个弯曲材料。

卡列波夫说:“这种新的制造工艺也为将超表面嵌入其他非平坦衬底中打开了大门。”

很高兴知道在不久的将来,无论您采用哪种风格,我们都能舒适地欣赏大自然的彩虹。

这项研究发表在《光学快报》上。

参考文献:

  1. iReceptor Plus Consortium Wants to Improve Immunological Data Sharing
    Precision Oncology News, 2019
  2. BMS Immunotherapy Combo Study Backs FoundationOne CDx Tumor Mutational Burden Indication
    Precision Oncology News, 2018
  3. Affordable AI Platform for Pathologists Going Digital Being Developed by Deep Lens
    Leo O’Connor, 360Dx, 2018
  4. International Team Developing Reagent Test That Could Broaden Access to TB Screening
    Leo O’Connor, 360Dx, 2018

本文译自 sciencealert,由译者 Lancelot 基于创作共用协议(BY-NC)发布。