本申请要求于2015年10月23日提交的美国临时申请no.62/245,882的权益，其全部内容通过引用并入本文中。
背景技术：
偏振已经成为降低眼镜透镜中不舒服眩光的常见功能需求。使用染料和二向色涂层的光谱滤波对于降低照度和移动色调也是常见的，每个具有性能限制。
如美国专利no.7,106,509所例示的，先前已经尝试用包含偏振干涉滤波器的眼镜来增强视力。从实际角度来看，其中公开的滤波器过度复杂，其具有从偏振的输入脉冲创造多个输出脉冲的多个延迟层。许多脉冲的必要性使光谱青色、光谱黄色或者二者被滤出，同时有效地传输其他波长。这样的具有可接受的角度色彩均匀性的眼镜滤波器将需要使用可用的非轴向材料的最少六个到十个延迟器膜。对于其中给定的七层示例，延迟器堆叠体将需要最少21层，这对于眼镜产品是不实际的。
因此，需要的是眼镜透镜中光谱滤波的改进技术。
技术实现要素：
本文中的公开涉及使用偏振干涉滤波来实现简单且容易制造的色彩增强滤波器。色彩增强滤波器可以具有对色彩增强所选择的一系列峰和谷。
在一个方面，眼镜透镜包含具有正弦形状的光谱透射的透镜，该正弦形状具有在长波长蓝色、绿色和红色的色彩中的每一个处的峰和在高能量蓝色、青色和黄色/橙色的色彩中的每一个处的谷。
长波长蓝色可以在455-480nm的波长范围中、绿色可以在520-555nm的波长范围中、红色可以在610-680nm的波长范围中、高能量蓝色可以在400-450nm的波长范围中、青色可以在485-515nm的波长范围中、并且黄色/橙色可以在565-590nm的波长范围中。峰处的透射率可以是谷处的透射率的四倍以上。峰处的透射率可以是谷处的透射率的十倍以上。
在另一个方面，眼镜透镜包含层的堆叠体，其包含第一保护基板；偏振器；从偏振的脉冲输入产生仅两个输出脉冲的延迟器堆叠体，其中所述延迟器堆叠体提供绿色波长范围中的四至六个波延迟；第二偏振器；以及第二保护基板。
延迟器堆叠体可以已经通过包含其对应光轴彼此正交放置的一对多级延迟器来宽场化，并且由一个或多个零级半波片将一对多级延迟器分离。延迟器堆叠体可以在绿色波长范围中提供五个至五个半波延迟。
在另一个方面，戴在偏振式眼镜透镜之上的夹式透镜包含层的堆叠体，该层的堆叠体包含第一保护基板；第一偏振器；从偏振的脉冲输入产生仅两个输出脉冲的延迟器堆叠体，其中该延迟器堆叠体提供绿色波长范围中的四至六个波延迟；以及第二保护基板。
另一个方面涉及包含偏振干涉滤波器(pif)的光学滤波器，该偏振干涉滤波器(pif)至少包含：输入偏振器；一个或多个延迟器；以及输出偏振器。该pif具有跨越400nm至700nm光谱的透射率，其实质上为具有最小值和最大值的正弦曲线，并且具有在610nm至680nm范围中的单一最大值、在520nm至555nm范围中的单一最大值和在455nm至480nm范围中的至少一个最大值，以及在485nm至515nm范围中的单一最小值、在565nm至590nm范围中的单一最小值和在400nm至450nm范围中的至少一个最小值。
另一个方面涉及包含偏振干涉滤波器(pif)的光学滤波器，该偏振干涉滤波器(pif)至少包含：输入偏振器；一个或多个延迟器；以及输出偏振器。该pif具有跨越400nm至700nm光谱的透射率，其实质上为具有最小值和最大值的正弦曲线，并且具有在555nm至610nm范围中的单一最大值、在400nm至480nm范围中的单一最大值，以及在480nm至515nm范围中的至少一个最小值。
光学滤波器可以为具有色觉障碍的人提供色彩增强。
另一个方面涉及包含偏振干涉滤波器(pif)的光学滤波器，该偏振干涉滤波器(pif)至少包含：具有第一角度处的偏振轴线的输入偏振器；输入彩色单轴延迟器，该输入彩色单轴延迟器具有由从第一角度以+45度偏移的光轴，并且具有延迟量值γ；一对零级半波延迟器，该一对零级半波延迟器形成消色差旋转器，其间具有实质上+21.5度和实质上-21.5度的角度；输出彩色单轴延迟器，所述输出彩色单轴延迟器具有由从该第一角度以-45度偏移的光轴，并且具有延迟量值γ；以及输出偏振器，该输出偏振器具有平行于或垂直于该第一角度的第二角度处的偏振轴线。该光学滤波器具有30度离轴处δxy色移为0.05或更少的宽视场。
该pif可以具有跨越400nm至700nm光谱的透射率，所述透射率实质上为具有最小值和最大值的正弦曲线，并且具有在610nm至680nm范围中的单一最大值、在520nm至555nm范围中的单一最大值和在455nm至480nm范围中的至少一个最大值，以及在485nm至515nm范围中的单一最小值、在565nm至590nm范围中的单一最小值和在400nm至450nm范围中的至少一个最小值。
另一个方面涉及包含以下的光学滤波器：输入偏振器；输入彩色延迟器；输出彩色延迟器；其间的中性偏振控制单元(pcu)，其包含一个或多个零级半波单轴延迟器，其中通过pcu的偏振变换创造实质上与入射角无关的净彩色延迟；以及输出偏振器。该滤波器可以具有跨越400nm至700nm光谱的透射率，所述透射率具有在610nm至680nm范围中的单一最大值、在520nm至555nm范围中的单一最大值和在455nm至480nm范围中的至少一个最大值，以及在485nm至515nm范围中的单一最小值、在565nm至590nm范围中的单一最小值和在450nm至450nm范围中的至少一个最小值。
该输入和输出偏振器可以具有平行的偏振轴线，其中该彩色延迟器由聚碳酸酯构成且每一个在505nm至555nm范围中具有2.25个波的延迟量(γ)，并且其中该pcu提供关于轴线的在-19至-24度的范围中的旋转和关于轴线的在+19至+24度的范围中的旋转。pcu可以包含奇数个半波延迟器。该pcu可以是具有延迟器的快轴和慢轴的单一半波延迟器，该延迟器的快轴和慢轴以0度和90度与输入偏振器的偏振轴线的取向对准。pcu可以为具有三个延迟器层并且具有快轴的复合半波延迟器，其中：三个延迟器层的第一层与所述输入偏振器的偏振轴线的取向成-30度来取向，三个延迟器层的第二层与输入偏振器的偏振轴线的取向成+30度来取向，并且三个延迟器层的第三层与输入偏振器的偏振轴线的取向成-30度来取向。
另一个方面涉及包含输入偏振器；一个或多个彩色延迟器；以及分析偏振器的光学滤波器。该偏振器中的至少一个偏振器具有彩色偏振效率(chromaticpolarizingefficiency)，以相对于一个或多个其他光谱带来增加一个或多个光谱带的透射率。
该分析偏振器可以具有在610nm至700nm范围中比400nm至610nm范围中相对更低偏振效率，该偏振器可以具有彼此垂直的偏振轴线，并且其中光学滤波器还包含含有一个或多个零级半波单轴延迟器的偏振控制单元(pcu)。
另一个方面涉及包含偏振干涉滤波器(pif)的光学滤波器，该偏振干涉滤波器(pif)至少包含：输入偏振器；从偏振的脉冲输入产生仅两个输出脉冲的延迟器堆叠体；以及输出偏振器。该pif具有跨越400nm至700nm光谱的透射率，所述透射率具有在610nm至680nm范围中的单一最大值、在520nm至555nm范围中的单一最大值和在455nm至480nm范围中的至少一个最大值，以及在485nm至515nm范围中的单一最小值、在565nm至590nm范围中的单一最小值和在400nm至450nm范围中的至少一个最小值。
可以将以下的任何组合增加到上述方面中的任一个，并且因此可以涉及pif、色彩增强滤波器或者其他光学滤波器。可以实现实质上中性白色点。透射谱中最小值中的每一个可以小于最大值的每一个的20％。可以在700nm至1400nm范围中存在至少一个最小值。在延迟器堆叠体中的至少一个延迟器可以包含溶剂接合延迟器膜。在延迟器堆叠体中的至少一个延迟器可以包含至少一个单轴延伸的延迟器膜。该膜可以包含聚碳酸酯。该膜可以包含聚烯烃。偏振器中的至少一个可以包含控制所述光学滤波器的色彩平衡和总色调的彩色染料。
光学滤波器可以布置为层的层叠的堆叠体。偏振器可以包含聚乙烯醇。延迟器堆叠体可以形成在玻璃上。延迟器堆叠体可以形成在各向同性塑料上。该层叠的堆叠体的层中的每一个可以实质上位于它们自己的平面中。该层叠的堆叠体的层中的每一个可以是弯曲的。光学滤波器的部件中的每一个可以热成形。
光学滤波器可以布置为供具有色觉障碍的人使用。光学滤波器可以布置用作太阳镜透镜。光学滤波器可以布置为在电学上将其捕获之前将光过滤。光学滤波器可以布置为显示图像的显示器的部件。光学滤波器可以布置为将为进行活动的人所提供的光过滤。
长波长蓝色可以在455-480nm的波长范围中、绿色可以在520-555nm的波长范围中、红色可以在610-680nm的波长范围中、高能量蓝色可以在400-450nm的波长范围中、青色可以在485-515nm的波长范围中、并且黄色/橙色可以在565-590nm的波长范围中。峰处的透射率可以大于谷处的透射率的四倍。峰处的透射率可以大于谷处的透射率的十倍。
延迟器堆叠体可以已经通过包含其相应光轴彼此正交放置的一对多级延迟器来宽场化，并且由一个或多个零级半波片将一对多级延迟器分离。延迟器堆叠体可以在绿色波长范围中提供五个至五个半的波延迟。
该pif可以具有跨越400nm至700nm光谱的透射率，所述透射率实质上为具有最小值和最大值的正弦曲线，并且具有在610nm至680nm范围中的单一最大值、在520nm至555nm范围中的单一最大值和在455nm至480nm范围中的至少一个最大值，以及在485nm至515nm范围中的单一最小值、在565nm至590nm范围中的单一最小值和在400nm至450nm范围中的至少一个最小值。
该输入和输出偏振器可以具有平行的偏振轴线，其中该彩色延迟器由聚碳酸酯构成且每一个在所述505nm至555nm范围中具有2.25个波的延迟量(γ)，并且其中该pcu提供关于轴线的在-19至-24度的范围中的和关于轴线的在+19至+24度的范围中的旋转。pcu可以包含奇数个半波延迟器。该pcu可以是具有延迟器的快轴和慢轴的单一半波延迟器，该延迟器的快轴和慢轴以0度和90度与输入偏振器的偏振轴线的取向对准。pcu可以为具有三个延迟器层并且具有快轴的复合半波延迟器，其中：三个延迟器层的第一层与所述输入偏振器的偏振轴线的取向成-30度来取向，三个延迟器层的第二层与输入偏振器的偏振轴线的取向成+30度来取向，并且三个延迟器层的第三层与输入偏振器的偏振轴线的取向成-30度来取向。
该分析偏振器可以具有在610nm至700nm范围中比400nm至610nm范围中相对更低的偏振效率。该偏振器可以具有彼此垂直的偏振轴线，并且其中光学滤波器还包含含有一个或多个零级半波单轴延迟器的偏振控制单元(pcu)。
附图说明
图1是由如本文中教导的光学滤波器所提供的的透射谱的曲线图；
图2是具有延迟器的现有技术偏振干涉滤波器(pif)，该延迟器设置在一对偏振器之间；
图3是如本文中教导的宽场pif；
图4是如本文中教导的具有旋转器的宽场pif；
图5包含在没有滤波器的情况下观察或捕获以及在如本文中教导的滤波器情况下观察或捕获的，粉红色花的图像的光谱分布的一对曲线图；
图6a和6b示出了在没有本文中教导的色彩增强滤波器(图6a)的情况下对比在本文中教导的色彩增强滤波器(图6b)的情况下以及通过长通滤波器的波长光谱的部分的相对移动；
图7示出了图示本文中教导的具有两个不同长通滤波器中的每一个的色彩增强滤波器的产品的一对曲线图，该两个不同长通滤波器中的一个具有短绿色中的半功率点，另一个一个具有在长绿色中的半功率点；
图8a和8b示出了在没有本文中教导的色彩增强滤波器(图8a)的情况下对比在本文中教导的色彩增强滤波器(图8b)的情况下以及通过短通滤波器的波长光谱的部分的相对移动；
图9a和9b示出了在没有本文中教导的色彩增强滤波器(图9a)的情况下对比在本文中教导的色彩增强滤波器(图9b)的情况下，在波长谱穿过其时带通滤波器的不同光谱宽度处的色坐标的分布；
图10示出了用于制成如本文教导的色彩增强滤波器的叠层；
图11示出了用于制成如本文中教导的的滤波器的叠层，以便于将夹式透镜提供给常规太阳镜镜片；
图12示出了包含如本文中教导的滤波器的透镜的横截面；
图13示出了如本文中教导的滤波器的透射谱，该滤波器可以由红色色盲使用；
图14示出了采用如本文中教导的滤波器的显示系统；
图15示出了采用如本文中教导的滤波器的成像系统。
具体实施方式
尽管本文中公开的实施例受各种修改和替代例形式影响，但是其指定实施例已经在附图中示出作为示例并且在文中详细地描述。然而，应该理解的是不旨在将本发明限制为所公开的特定形式，而是本发明涵盖由权利要求书所限定的本发明实施例的所有修改、等同和替代例。参考附图描述本公开，其中类似附图标记实质上表示相似元件。
波长选择性滤波可以提供图像增强的更加复杂形式。对于用许多常规技术来实现具有角度稳定性、低杂散光和低成本的波长选择性滤波而言，挑战相当大。发明者寻求提供满足市场需求的透镜。本文中所公开的是涉及使用偏振干涉滤波(pif)的技术和系统来克服现有技术眼镜透镜技术的限制，来实现(特别是)最佳室外观察所需要的光谱选择性滤波。在某些实施例中，本发明有效地修改太阳发光体的光谱，为人类视觉系统将其优化。也就是说，如由大量的视觉研究和人类因素研究确定的，它以正确的比例透射重要且期望的波长，同时实质上衰减非期望的波长。非期望的波长可以包含光谱中的高能量蓝色、光谱青色和光谱黄色部分，期望的波长对应于光谱中的长波蓝色、绿色和红色部分(在大多数情况下)。全局优化透镜的优点包含眼睛安全、视觉舒适/放松、改善心情、全彩色观察、增强色度、改善视力以及增强深度感。
在一个实施例中，包含一个或多个延迟器膜(或相位差膜)的叠层可以用于从偏振输入产生两个暂时(temporal)输出脉冲。在输出偏振器处这两个脉冲的干涉进行如下滤波：
-设置在光谱的高能量蓝色部分(例如400-450nm)中的透射最小值。
-设置在光谱的光谱青色部分(例如485-515nm)中的透射最小值。
-设置在光谱的光谱黄色部分(例如565-590nm)中的透射最小值。
-设置在光谱的长蓝色部分(例如455-480nm)中的透射最大值。
-设置在光谱的绿色部分(例如520-555nm)中的透射最大值。
-设置在光谱的红色部分(例如610-680nm)中的透射最大值。
应该理解的是，如上文列出的波长范围是近似的，并且与范围偏离5-10nm也是可接受的。
两个脉冲rif方法具有简单的优点，其中它用简单结构使得能够实现可见光谱中的多个通带和阻带。因此，与特征为平坦区域的现有技术滤波相反，这些特征代表在如图1中所示的上述带中的每一个中的单一波长最大值/最小值，或者每个带的多个最大值/最小值，这需要增加的脉冲数量。在某些实施例中，最小值的光学密度相当高，其中对于具有高度色彩增强的滤波器，中心波长处的峰透射率的的优选透射率值<2％。根据上文需求，在本文中公开的技术依赖于双射束(双脉冲)干涉的周期性质，其中延迟器参数优化为最佳地放置极大值和极小值。
另外，示出了在入射锥形角度的宽范围之上保持轴线上(垂直入射)滤波特性的实施例。这样的光谱稳定性对于确保在整个视场之上维持最佳观察增强和色彩均匀性是必要的。在光谱稳定性的功能性优点不正常的情况下，pif方法的优点是该保持相对振幅和路径长度差异的结构是可行的。一个实施例使用四个延迟器层来实现与单一延迟器层实质上相同的垂直入射性能，但是其还保持(在可察觉的差异内)在30度的角度。
描述眼镜透镜，其将相对高光谱梯度(hsg)的pif或增强色度的陡峭过渡斜率滤波与低光谱梯度(lsg)滤波的滤波器(例如色度偏振器)结合以创造全局优化透镜。色度增强可以包含增加图像色彩度和/或增加饱和度。hsg滤波器可以以准中性白点使三个附加的原色色彩(红色、绿色和长波蓝色)通过，同时可以利用lsg滤波器来确立每个的相对水平，如所需要给定特定环境和/或活动的最佳观察经验。同样地，hsg滤波器可以用作任何白点色调的透镜的构建块。
描述了实际制造方法来创造功能片料和透镜坯件，它们是稳健的并且实质上符合行业中所使用的常规过程和材料。叠层可以包含其他功能材料，诸如光色材料、定形(shape)色彩平衡的各种lsg滤波器(其可以包含在偏振功能中)、uv/ir滤波器和辅助高能量蓝色阻挡滤波器。如平坦滤波器产品或单轴线弯曲的产品所需要的，可以切割这样的片并且将其固定到各种机械安装件(例如框)。可以制造在松弛状态下时平坦或者具有单轴线弯曲的叠层。还可以将上述片料热成型以制造复合弯曲的产品(例如球形或环形)。这样的透镜还可以接收本领域已知的外部功能涂层，其包含抗反射、疏水、疏油、梯度/均匀金属反射涂层、电介质反射镜等。
本文中教导的技术涉及并入偏振干涉以提供偏振和光谱滤波二者的滤波器和透镜，特别是聚合物平的/规定的眼镜透镜。延迟器材料用于诱导光谱滤波的波长相关相移，在其他功能之中该光谱滤波增强观察的场景的饱和度和色彩度。
图2所示出的双射束pif20包含在输入偏振器24和输出偏振器26之间的延迟量γ的延迟器22。在典型pif构造中，单轴延迟器在平行(或有时交叉)线偏振器之间以±45度取向。平行偏振器构造形成传统lyotpif的构建块。由以下给定单级滤波器的透射率(t)
t(λ)＝t0(λ)cos2[γ(λ)/2]，其中to是最大透射率值。
其中由在等振幅本征模式之间的光学路径长度差来确定相位差或延迟，或是，
并且t0(λ)是包络函数，其可以导致包含(色度)偏振吸收的其他衰减源。除了逆波长依赖以外，延迟还取决于双折射的色散，该双折射的色散是本征模式之间的折射率差。
δn(λ)-ne(λ)-no(λ)，其中ne是非寻常轴线中的折射率并且no是寻常轴线中的折射率。
因为简单pif表示等振幅的双射束(或双脉冲)干涉，所以如图1所示，透射函数以由延迟器的“级数(order)”(相位差的波数)确定的统一振幅和频率来振荡。历史上，将滤波器单元级联以创造使用已抛光的无机晶体(例如石英)的高分辨率(多脉冲)带通滤波器。近年来，显示行业所制造的有机膜已经用于创造具有较大孔径、较薄和较低成本的pif。
大多数塑料展示如制造的双折射，尽管大量制造以具有工程的延迟的膜通常用在显示行业中，并且该膜由聚碳酸酯(pc)或者聚烯烃(具有商品名称的环烯烃共聚物(coc)或环烯烃聚合物(cop))树脂构成。还已经使用其他材料来制成延迟器膜，其中的一些作为补偿膜用在显示行业。这些包含聚乙烯醇(pva)、二醋酸纤维素，transfan和各种液晶聚合物(由例如日本石油(nipponoil)、富士(fuji)和rolic制造)。一些材料提供制造(例如铸件、挤压或涂覆)所期望的光学特性。但是更典型地，将准各向同性基板加热并且拉伸(通常机器方向(md)，但是也有横向方向(td)或者甚至对角地)，将分子定向并且制造期望的延迟值。对于pc和烯烃树脂二者，在拉伸方向(非寻常轴线)上的折射率增加，所以在单一方向上拉伸各向同性基板创造正单轴材料(positiveuniaxialmaterial)。
聚碳酸酯(pc)特征为提供延迟值的大范围(100nm到超过10，000nm)、具有相对较高可见的双折射色散、对机械负载(在改变所制造的延迟值和光轴取向的方面)更敏感，折射率高(典型地大约1.6)、并且在烟雾中适度低。pc是在机械上良好的基板，并且尽管当暴露于潮湿环境时pc趋向于膨胀，但在环境上是稳定的。已经开发包含单轴拉伸的、双轴平面中拉伸的、和甚至在厚度方向上拉伸的产品。后者对于制成具有稳定延迟和振幅分裂为入射角的函数的单层膜而言是重要的。pc经常用作眼镜行业中的基板，是可热成形的并且可以接收常常需要的功能性涂层。典型地以50-100μm厚度范围来制造显示pc膜，但是任意厚度是可制造的。历史上，制造商已经包含(例如)帝人(teijin)、钟渊化学(kaneka)、日东电工(nittodenko)和住友(sumitomo)。
cop特征为提供延迟值的较小范围(50nm到300nm)，具有相对较低可见的双折射色散、对机械负载(在改变所制造的延迟值和光轴取向的方面)不敏感，折射率适中(典型地大约1.5)、并且在烟雾中低。还已经展示了具有较高延迟值(<700nm)的cop膜。已经开发了包含单轴拉伸的、和双轴平面中拉伸的产品。至本公开的日期，cop的厚度方向拉伸不可用，并且因此也没有提供稳定延迟和振幅分裂为入射角的函数的特征。cop通常不用作在眼镜行业中的基板，但是它是可热成形的。正在取得进展，识别出允许cop接收功能性涂层的过程。典型地以20-100μm厚度范围来制造显示cop膜，但是任意厚度是可制造的。制造商包含瑞翁(zeon)和jsr。
延迟器可以提供充足的延迟以满足前面所描述的滤波需求。这需要可见延迟的若干波，例如pc情况下的四个到六个波。所以尽管单一pc膜可以至少在轴线上满足需求，但是现在cop不能满足。并且甚至具有足够延迟的单一pc膜现在被认为是舶来品且更难以获取资源。正因为如此，可以预料的是，具有二者之一材料的产品有可能需要两个或更多个膜的叠层来满足滤波需求，甚至在垂直入射时亦如此。因此，可以使用卷轴式叠层工艺(特别是使用溶剂接合)来制造高延迟膜。
需要实现pif的其他技术是偏振器。像是延迟器，pif的早期版本利用已抛光的无机晶体。今天，有效孔径尺寸的任何pif利用有机膜。功能层是聚乙烯醇(pva)基底，典型地大约25μm厚，将其拉伸以定向长链有机染料。由宝丽来公司(polaroidcorporation)发明的，今天这样的膜由支撑显示行业的公司来制造。尽管碘偏振器是直视式显示行业的主干(由于高偏振效率(pe))、高透射率、和中性色彩)，但是由于染料偏振器对高温的耐受性，染料偏振器对于眼镜行业是受欢迎的。如眼镜透镜所需要的，染料偏振器可以制造出具有相当任意的透射率水平和色调，具有足够的pe。宝莱(polatechno)和三立(sanritz)已经制造了太阳镜行业的pva偏振器。在台湾和中国还存在若干个太阳镜偏振器的制造商。
可以使用两个偏振器。输入偏振器使引入的辐射偏振，实质上从场景消除镜面眩光，同时提供需要实现pif的已偏振的输入。第二偏振器分析由延迟器诱导的相位差。这些偏振器可以根据透镜的功能需求具有非常不同的特点。因为输入偏振器用于消除镜面眩光，所以它具有水平吸收轴线并且趋向于在整个可见光谱上提供适度高的pe。该输入偏振器可以具有中性外观，但是其可以是显著彩色的，取决于透镜的期望色调和检偏偏振器的色彩。因为偏振干涉用于滤波，检偏器(analyzingpolarizer)应该在任何波长处具有适度高pe。然而，因为波长需要持续高的透射率，该检偏器不需要具有适度高pe。此外，实际上可以期望的是具有低pe的光谱区域作为破坏pif功能的方法。具体而言，pif可以在可见光带的部分之上提供振荡光谱，且可见光带的其他部分免于振荡。后者可以需要在特定延伸带之上维持高透射率。
原则上，可以使用展示必要功能需求的任何偏振器来实施滤波器，在现有技术已知许多个该滤波器。其包含吸收式(例如染料或碘)偏振器或者反射式偏振器。后者的示例包含例如来自moxtek或旭化成(asahi-kasei)的线栅偏振器、来自3m的dbef、和来自chelix的胆甾醇型lc偏振器。在一些实例中，偏振器是中性，依赖辅助滤波器来确立透镜效率和色调。在其他情况下，偏振器中的一个或二个是彩色的，并且具有双重目的。在复合弯曲透镜的情况下，偏振器必须是足够持久来抵挡热成形过程。出于光学性能、成本、厚度、可制造性、持久性和可用性的原因，pva偏振器膜趋向于最具吸引力。
可以以补充形式使用pif和偏振器光谱(和其他功能滤波器层一样)以确定期望的复合光谱响应。与pif光谱相关联的透镜的外观可以是准中性(即，假设偏振器是中性的)。就是说，如果所期望是这样，则可以观察到白色物体具有色调或色温的不显著移动。当仅考虑pif的振荡特点时，可以实质上由适当选择延迟器材料、延迟值和偏振器取向来保持白点。相反地，在pif的振荡特点引起白点的非期望移动(即过多黄色滤波引起色调中的蓝移)的事件下，可以经由lsg滤波(例如，偏振器中蓝色的相对较高吸收)恢复白点的保真度。因此，我们描述将来自pif的相对hsg滤波与lsg偏振器吸收组合，来实现期望的整体结果。如果期望，则lsg滤波器可以在由pif确立的三个原色带上进行色彩平衡功能。或者替代地，其可以用于强调在剩余的原色色彩之上的特定原色色彩的亮度。
在滤波器中移动白点可以通过(例如)测量从朗伯型(lambertian)(例如spectralon)目标散射的标准白色发光体的色坐标，并且与用插入的滤波器所得的色坐标进行比较。中性滤波器功能是保持实质中性物体的色坐标的功能。它包含滤波器透射谱的整个集合，当以适当调整照度来比较非滤波的光时，该滤波器透射谱的整个集合将产生实质上相同色彩匹配。本发明寻求识别滤波器功能的子集，该滤波器功能完成该目的同时增加了一组非中性物体的色彩度。
实现三色刺激(或多陷波(multi-notch))滤波的技术典型地是基于反射或吸收的技术。本质上基于反射的滤波器包含(例如)电介质堆叠体、胆甾醇型lc、rugate滤波器、和法布里-珀罗结构。基于吸收的滤波器包含(例如)有机染料、光色材料、某些液晶、和稀土掺杂材料。偏振干涉滤波器(pif)是典型的基于吸收的(即出口偏振器吸收光谱的拒绝部分)，但是他们还可以用如先前讨论的基于反射的偏振器来实施。虽然上述技术当用在眼镜滤波器中时具有优缺点，但是将示出的是pif可以特别良好地匹配目前需求。
任何干涉滤波器的特点是：光谱分布(即，透射谱)是与在两个或更多个相互作用波的相位关系密切耦合。在诸如合成的电介质堆叠体的各向同性干涉滤波器的情况下，当光通过结构离位时光谱分布变化或者变形。如果结构是各向同性，则这在分布中的变化与方位角无关，并且仅取决于入射角。在各向异性干涉滤波器的情况下，透射函数可以具有方位角依赖性。结构的细节确定光谱变化的性质。某些各向同性干涉滤波器设计展示了垂直入射光谱分布的实质性单纯蓝移。其他设计可以示出期望的陷波光谱光密度的损失(或分裂)、通带的变形或者二者。在任何情况下，当用作眼镜透镜时，这样的现象将其自身体现为图像的外观中(即亮度、色调和色度移动)的可察觉的角度依赖性变化。干涉滤波器设计有高光谱梯度(hsg)或陡峭过渡斜率，并且高光密度可以特别有问题的，如光谱变形常越来越严重并且因此更易察觉。在视场内明显的移动可以在视觉上令人反感，并且可以甚至使得透镜技术/设计不可接收。
在图2所示的双脉冲(各向异性的)pif的情况下，光谱变形是方位角和入射角二者的函数。这些光谱变形趋向于与在正弦分布中的单纯移动相关联。在0/90度方位角(包含偏振器吸收轴线、或者与其正交的入射的平面(poi))中，这种移动是相对不显著的。假设正单轴材料，当poi包含光轴时发生显著的蓝移。相反的，当poi与光轴正交时发生显著红移。再次，在眼镜透镜的视觉fov内这样的光谱移动可以是明显的并且因此是不可接受的。
为了定址这些伪像，单轴延迟器30可以是宽场的，使用在图3中所示的配置。具体而言，延迟器分成对半(以创造一对延迟器32和34)，光轴交叉，并且将半波(hw)延迟器36以平行/垂直于偏振器38和40的光轴插入该一对延迟器32和34之间。功能上，半波延迟器35关于偏振器吸收轴线反射偏振态(sop)并且切换sop的旋向性。其具有使延迟器32和34似乎具有平行光轴(并且因此附加延迟)的效果。然而，从第一延迟器32离位所积累的附加增量延迟是相反符号的延迟并且实质上与再一次在第二延迟器34中由于hw延迟器36的行动所积累的幅度相同。同样地，从一对延迟器32和34离位所积累的附加净延迟实质上是无效的。这用角度极大地稳定了滤波器光谱输出，使得分布在视觉上在±45度方位角中如其在0/90度方位角一样是稳定的。
尽管宽场延迟器30包含三个延迟膜，但是期望的脉冲响应退化为单一延迟器的脉冲响应或者两个脉冲(n＝2)。注意到本文中n表示脉冲的数量，其中在一些现有技术中n表示延迟器的数量(给定n+1脉冲)。在某种程度上hw延迟与波长和入射角(δ＝0)是稳定的，光谱分布保持稳定。然而，如果延迟是波长、入射角或二者的函数(后者最为常见)，则光谱变得不稳定，如透镜的亮度、色调和色度那样。不稳定性其自身可以体现为在光谱分布中移动、在零值的光密度中的损失、在峰透射率中的损失。尽管hw的色度性质可以引起n＝2目标的故障，但是它不是设计参数，通过增加脉冲的数量利用该设计参数以增强光谱分布的质量。当然，这对性能具有非期望的影响，使用附加的半波延迟器来恢复n＝2目标而理想地减轻了该影响。
如上文所述的三层宽场结构的功能可以使用双轴拉伸的延迟器(例如由日东电工(nittodenko)开发的nrz产品)在单一膜中完成。具体而言，当在厚度方向上拉伸膜使得得到的折射率在平面内折射率之间处于中间时，减少光谱移动离位。当该折射率接近平面内平均值时，在任何方位角处的入射角情况下光谱分布变得非常稳定。在需要多层叠层以更复杂的光谱分布来产生多脉冲(n≥3)延迟器堆叠体滤波器(rsf)的实例下，这是有吸引力的，因为不需要附加层来使结构宽场化。应该注意的是，在制造中可实现的厚度方向上存在折射率的范围，其与平面内延迟耦合。换句话说，延迟的最佳角度不灵敏性的条件与可以限制的平面内延迟值的指定范围相关联。因此，以最佳厚度方向延迟来制造所期望的高延迟值是具有挑战性的。已经将这样的双轴膜供应到使用pc的显示行业，但是他们再次是舶来品并且比其单轴的配对物(uniaxialcounterpart)更昂贵。至本公开的日期，由于缺少需求量，因而至少一个主要制造商已经中断制造。
在缺乏如上所述的双轴延迟膜的情形下，实现宽场rsf所需要的膜的数量是三倍的。根据现有技术示例，具有七个基本层(n＝8)的宽场rsf则将需要21层。此外，优选的是：在整个光谱范围上，半波延迟器令人满意地进行如上所述的偏振操纵。上述可以被需要以便实现高密度极小值并在整个可见光上维持高峰透过率，并且以便于以入射角来维持性能。因为对于本发明光谱范围较宽(即整个可见光谱)，所以单层的零级半波延迟器可能不是足够消色差的。由于其相对较高双折射色散，这在使用pc时尤其如此。然而，存在单层消色差延迟器，诸如来自帝人(teijin)的wb140产品(用于例如oled圆偏振器)，其可以潜在地解决该问题。可以在本发明中使用该类型的宽带单层消色差半波以制造三层宽场的滤波器。
在缺乏单层消色差hw膜时，可以需要现有技术的复合hw延迟器(每半波三个膜)，其可以每个宽场的延迟器需要五层的最小值。在该情况下，具有七个基本层的rsf则对于宽场版本而言需要35层。具有这么多层的眼镜滤波器制造上相对昂贵、并且可能不实用地变厚和/或难以热成形。
现有技术的眼镜rsf设计采用附加脉冲(n＞2)，以实现比可能用双脉冲pif设计更复杂的光谱分布。然而，它们相对复杂并且因此制造上更昂贵。具有仔细选择的延迟特点的简单的双脉冲设计可以用于达到所期望的滤波操作。此外，具有实际层数的该滤波器的宽场版本可以实施为以入射角均匀滤波。再一次，尽管这些结构包含三个延迟器的最小值，滤波器功能通常特征为具有双脉冲干涉。
除了确定先前所述的干涉滤波器的光谱和角度行为的特点以外，是影响杂散光的那些。电介质堆叠体滤波器利用沿法线方向折射率中的阶跃(典型地为陡峭的(abrupt))，以便于创造多重相互作用波。在特定波长处这些波的复杂叠加(即振幅和相位关系)确定透射波/反射波所加强的程度。因此，目标是设计如下的堆叠体：其加强期望的波长的透射率，同时强烈反射非期望的波长。例如，通常制造展示hsg(陡峭过渡斜率)、在延伸带之上高密度陷波和平顶通带的滤波器。这样是具有用于“六个原色”基于光谱的3d电影的眼镜滤波器的情况。然而，因为将拒绝的带反射，所以与所吸收的光相比所述拒绝的光存在更大机会带来杂散光。并且如光的拒绝部分的范围中可以包括占透射光的光通量的相当大的部分，有可能存在创造眼睛疲劳和不适的相当大的杂散光。考虑到使用抗反射涂层的相当大影响，其设计为仅使从未涂覆表面反射的光中的4％最小化，然而电介质堆叠体可以要求充分反射超过50％的入射光通量(incidentlumens)。
对于直接入射在眼镜透镜的后表面(观察者侧)上的光，用电介质堆叠体滤波器涂覆，反射的水平可以非常强。一些光屏蔽可以由减轻该影响的镜腿(temple)设计来提供，但是其限制镜框类型选择，而且很少是完全有效的。此外，穿过透镜的光从观察者散射到宽范围角度，在透镜前面粗略地以缓解距离(从眼睛到透镜的距离)为观察者创造图像。该重影图像(ghost-image)与透射图像竞争以创造眼睛疲劳和不适。对反射干涉滤波器光谱的角度灵敏性使得情况恶化，因为有效地通过透镜透射的光当以不同角度返回到透镜时可能最初并非如此。再一次，从反射解耦滤波(decouplingfiltration)不仅允许大幅降低透镜反射，而且允许在二者之一表面上的抗反射涂层，其可以进一步增强透镜的穿透度(see-through)。通常上，优选的透镜通过使用低雾度、低荧光、与低外部反射(即ar涂层)结合的基于吸收的滤波器完全地消灭任何杂散光。
本文中公开的透镜/滤波器可以相对地没有杂散光问题，因为它是基于吸收的滤波器。对于直接入射在后表面上的光，可以经由ar涂层大大地降低4％反射率。杂散光的其他来源是通过透镜、从观察者散射的、和从二者表面反射的光。再一次，后表面ar涂层可以大大地降低该表面的贡献。从前表面反射的光必须通过吸收性滤波器两次。所以除了观察者散射效率(反射率)和未涂覆前表面的4％反射率以外，存在复合滤波器的双通衰减。作为最初透射图像的比例，该水平可以是非常弱的。例如，假设典型15％光透射的吸收性滤波器，未涂覆前表面将返回与期望图像相关联的照度的百分之一的小部分。同样地，后(里)表面上的ar涂层比前表面上的ar涂层在减少杂散光方面更具有重要性。注意到再次由于杂散光的低双通效率，吸收性滤波器可以使输入面上的反射涂层可用(即从杂散光的角度)。
通过透镜观察到的物体的所感知的光亮度、色调和色度取决于发光体(例如太阳)的功率谱和角度分布、物体的光谱反射率(表面和体积散射)、眼镜滤波器的光谱透射率以及当然人类视觉系统的响应。对其彻底分析需要使用双向反射分布函数(brdf)以描述光与物体的相互作用。并且场景中物体的感知不孤立地考虑它们，而是由于视觉系统的空间依赖性而需要情景。彻底分析是高度复杂的问题。但是出于目前的目的，眼镜滤波器可以像是(相对实际的)修改太阳发光体的构件的想法，以使其成为观察世界的“更好”光源。尽管有安全目标，存在这样做的若干理由，其中许多是熟悉的。
当太阳太强烈时，太阳镜透镜将亮度降低到舒适水平，滤波操作在光谱上可以是中性的或平坦的。滤波器还可以有效改变太阳的色温，其可以以对眼睛更舒适和/或愉悦的方式来移动所有物体的色调。这样的滤波可以经由透射谱中的低吸收密度的小梯度来完成。例如，在整个可见光上透射率增加的情况下，棕色透镜可以是准线性光谱斜坡。色彩恒常性可以使这样的色调移动对视觉系统是可接受/可期望的，但是存在限制。跨越任何原色色彩的高密度衰减(与s、m和l视锥细胞受体，以及确定色彩的感知的随后过程相关联)是非期望的，因为其大大地降低图像中的全彩色的色彩再现和鉴赏。例如，吸收400-500nm带中的所有光的“蓝色阻挡体”透镜实质上消除任何s视锥细胞刺激，创造饱和黄色外观，并且在场景中消除鉴赏蓝色情景的任何能力。它还可以影响外围视觉，因为s视锥细胞的密度增加了小凹(fovea)的外面。相比之下，将本文中教导的透镜设计提供给高密度阻挡体中的仍许可全彩色感知的区域，同时使得观察世界更加令人愉悦、动人和舒适。
除了常用太阳镜滤波以外，存在人类更喜欢丰富多彩的世界而不是用裸眼观察的安装证据。这样的滤波器功能比先前讨论的更需要选择性光谱梯度。增强色度的优选例的示例如下所示：一直已知增加色度的胶片是风景摄影的艺术家之中的最爱(例如富士的维尔维亚(fujivelvia))，消费者在处理他们数字捕获的图像时典型的将色度增加至不自然的水平，当代电视机(oled和量子点背光)频繁展示含有不自然“穿孔(punched-up)”色彩的场景，并且设计固态照明的研究者已经发现消费者优选增加色度的波长选择性源。当观察挑战性的像(例如肤色)时情况更是如此。最近人类因素研究已经验证人常常优选具有增强色度的图像，在其之上更好保持色彩保真性。人们已经知道较高色度的优选例和对视敏度的三色照明的优点一段时间；桑顿(thomton)在设计荧光照明时观察到该现象。因此似乎相当合理的是：期望消费者经由创造更多波长选择性发光体的滤波器，还将优选用增加色彩度和饱和度来观察自然界。在进行最近人类因素测试中，研究者还已经认知到：诸如相关色温(cct)和色彩再现指数(cri)的行业标准不足够捕获色度增强的观察者优选例，而是提出目前考虑下的新标准。
此外，应该指出的是，将偏振器并入以进行对光谱滤波补充的物体依赖性滤波。功能上，偏振器可以被认为是在场景中选择性衰减特定物体的光亮度的滤波器；通常那些对于视觉舒适极度需要该偏振器。消除眩光允许以高表面散射更舒适观察直接发光的物体，促进体积散射的观察与物体的色彩更加相关联。就滤波的形式取决于场景的几何结构(例如观察者位置、发光体的位置、相对于各个的镜面物体的取向)的意义，该滤波的形式是独特的。
为了维持场景的色彩保真性，常常与cri相关联的是在许多实例中与本发明的目标有矛盾。也就是说，透镜经常有意使物体的色度变形以便于实现增强色彩度和/或饱和度的目标。例如，在通过滤波器观察时，对裸眼呈现出柔和棕色或黄绿色的物体可以呈现出具有分别朝红色或绿色色调移动而增加的色度。当观察自然界是与否则呈现准同质的毗邻物体相关联的边界时，该变形的结果可以变得更加明显。例如，茂密植被的场景可以具有空间中随机定位的各种类型的树木和灌木。在没有滤波器的情况下，场景可能呈现浅褐色以拥有极低对比度和色彩多样性。同样地，植被可能趋向于弯曲在一起并且呈现为平坦的。滤波器可以强调光谱反射率中的轻微差异(例如叶子的特定色彩)，以及结构中的差异(例如在树木中枝干和叶子的特定分布)。这些放大的色度阶跃(和某种程度上照度阶跃)可以促进物体的边界的识别以及结构/纹理的分组/群集，来帮助视觉系统在空间中更好地定位。因此，除了使场景更有趣或引人注目以外，本发明的滤波器还提供了更好的深度感知的意义。
另外，本文中教导的透镜可以增强运动性能和户外活动的乐趣。这可以产生自改进的视敏度和深度感知，以及由于在观察更多刺激性图像时所获得的积极情绪响应的心理效益。包含增强色彩的场景的趋势为呈现更具活力和刺激性，以增加幸福的意义。可以由高尔夫球员使用色度增强透镜来评估树木(和其他物体)的空间位置、评估草地的特点中的轻微差异，视觉上确定球的位置，以及简单地更好地享受环境。其他在特定背景下需要对移动物体快速检测的户外运动(例如球类或竞争者)可以受益于本文中教导的技术。它们可以增强视觉边缘检测并且改进响应时间。捕鱼者可以使用本发明的组合式偏振和光谱滤波来更好观察水下活动。骑行者、徒步者、跑步者和浮潜者/水肺潜水者可以通过穿戴使用本发明的眼镜全面改进他们体验的质量。
通过使得较快完成涉及彩色物体/主题的任务为可行的，并且以较高精度，商业/军事应用还可以受益于本文中的改进。在农耕行业中的那些工作可以更容易地检测植被的健康或者在收获时定位水果/蔬菜。飞行员和军事人员还可以受益于本发明的从场景较准确/快速提取信息的特点。从事涉及使用色视力的情景的操作或评估任务的任何技术员/专业人员可以使用本发明对效率和精确度进行可能地改进。
本文中教导的透镜还可以用于在人类中的患有色觉障碍(cvd)的大量人口(特别是男性)之中改进色彩的感知。通过适当陷波(notching)(例如，抗原色色彩光谱青色和黄色的陷波)，滤波器可以大大地影响决定者色彩感知的对手信号。
还可以完成对于特定活动/环境的本发明的用户化。透镜设计变量包含对以下的选择：延迟器级数、延迟器双折射色散、绿色中心波长的调整、偏振器构造(输入/输出偏振器的角度)、偏振器类型(例如中性或有色的)、偏振效率的光谱特点和辅助滤波。目标可以是为了更好检测特定背景下的物体(例如，诸如在场地背景色彩上的网球)。最优化蕴含对透镜透射谱的识别，其使图像中的(多个)突出特征和背景之间所感知的对比度最大化，该最优化包含色调、色度和光亮度(亮度)的组合参数。可以使用特征为视觉响应的许多标准技术(诸如本领域技术已知的l*a*b*空间、hsv、hls等)来量化该组合参数。
通过考虑特定色彩的物体，已便利地完成滤波器对输入的光谱特征的视觉影响。视网膜正常包含三个类型的色彩光受体，通常称为短(s)、中(m)和长(l)波长视锥细胞，局部处理该视锥细胞以创造总和信号/差异信号。为了物体呈现饱和黄色，例如，必须具有相对于蓝色(s)对手信号的强(m+l)信号。由于大可能的(m+l)信号，而有效散射除了蓝色的的波长之外的物体可以因此具有高度的黄色度和高度的光亮度二者。例如，树上的黄色调叶子通常比周围绿色叶子呈现得更浅，并且正是该光亮度实质上有助于秋天色彩之美。在自然界中这样的宽带(例如黄色)物体比窄带(例如黄色)物体更加常见。另外，具有相对弱的s视锥细胞信号和平衡红色/绿色对手信号的任何光谱特征(即，发光体光谱乘以反射谱)表示黄色的条件等色(metamer)。
考虑到这样的宽带饱和黄色物体由如本文中教导的的透镜来滤波。集中在独特黄色(大约577nm)的波长的窄带的抑制可以大大地降低所感知的光亮度，同时对色调和色度具有极小影响。因此，这样的在宽带黄色物体的光亮度中的降低可以实现相对于由陷波滤波器较少影响的不同光谱反射率的其他物体的平衡。例如，泛红物体可以通过滤波器经历比并列黄色物体更低的衰减，由此影响他们光亮度的相对平衡。陷波还可以相当大影响泛红物体的色调和色度，使得该色调和色度朝着更饱和红色移动。泛红物体的相对光亮度和增加的色度，与已滤波的黄色物体相比可以创造令人注目和愉悦的视觉质量。
对于裸眼而言，红绿对手信号以物体的光谱特征、分别由在与l和m曲线的乘积相关联的重叠积分之间的差异来确定。通过衰减在原色红和绿色之间的带，长波绿色(或青黄色)和黄色/橙色波长可以对红色/绿色对手信号和因此感知的色调具有相对较小的影响。相当于改变先前讨论的发光体光谱，这就如同滤波器修改匹配眼睛的功能的色彩。在其上m和l视锥细胞收集光子的波长范围变得实质上局限于原色绿和原色红波长。缺少集中近似在独特黄色上的信息，如由陷波滤波器的带边缘限定的，检测该部分光谱的色调的能力主要依赖于原色绿到原色红的相对振幅。
在光谱的青色和黄色部分中提升对检测准单色输入的小移动的视觉系统的能力。在黄色中，在红绿对手信号中的微分变化对所感知的色调具有最大影响。例如，典型地观测器可以能够在准单色淡黄色源中检测0.5nm移动，然而几乎不能够在长波红色源中检测5nm移动。但是视觉系统不可以在单一单色源和(例如)双色调条件等色源(two-tonemetamericsource)之间辨别，该双色调条件等色源由准单色红色和具有适当平衡绿色构成。这是简单的，因为红绿对手信号可以制成为相同匹配。正因为如此，对黄色的单色色移的已提高的灵敏度延伸至描述双色调源的相对振幅之间的平衡的灵敏度。因此通过仅透射集中在原色绿和原色红的窄带，滤波器更加强调了物体的光谱特性的详细结构，并且特定波长如何在确定所感知的色调中影响峰(r/g)波长之间的平衡。并且因为这发生在视觉系统是最灵敏的带中，可以在所感知的色调中引入大变形。
实际上，太阳镜透镜仅将在红色、绿色和蓝色的波长的窄带采样是困难的且不期望的。根据标准规范，太阳镜必须透射光通量的某一百分比，其需要使原色色彩通带变宽。此外，极窄透射带可以过多地强调特定波长确定对手色彩信号，并且因此可以引起过多色调变形。因此，本文中公开的实施例中的带通轮廓是振荡或正弦函数的，并且因此表示连续地加权采样m和l曲线，具有仅在单波长处的pif峰/极小值。可以通过相对于m和l曲线放置黄色最小波长、选择陷波的宽度(级数)和引入附加的lsg滤波来工程化存在中性输入中的红色/绿色振幅的特定平衡。
在另一方面，由于浅的过渡斜率、不足的陷波宽度和低衰减密度，实质上不隔离红色和绿色带的滤波器趋于使期望色彩增强效应减弱。不足的滤波削弱对色彩度的影响并且图像缺少“流行”。当考虑到实施诸如染料的塑料太阳镜透镜的常规技术时，在实际中可能难以实施色度增强的最佳光谱分布。然而，本发明允许具有足够陡峭斜率、宽度和密度的陷波透射谱以清楚限定原色色彩分布。黄色陷波限定绿色原色色彩的长波长过渡和红色原色色彩的短波长过渡。青色陷波限定绿色原色色彩的短波长过渡和蓝色原色色彩的长波长过渡。色彩上，所感知的色彩可以考虑这些原色的加权线性组合。
我们在自然界中观察的物体的光谱特性由照明(太阳)功率谱和物体的光谱反射率的乘积给定。本发明的滤波器以以下方式衰减该光谱特性的部分：该特性和与在自然界中发现的普遍物体相关联的光谱特征相比更具选择性和更高的光谱密度。具有相对低光谱梯度(lsg)的示例包含天空的蓝色、棕色(例如受损的植被、干的叶子、木头和土壤)、绿色和黄绿色(例如健康的植被)、黄色-琥珀色(例如某些健康植被、稻草、某些干的叶子)以及红色(例如某些植被、某些变色叶子(turned-leaves)、粘土、石板)。其还可以包含合成物体，诸如砖块、房屋油漆、色彩染色和通常在室外观察的其他染料。典型地，通常连同lsg，光谱特性示出来自所有可见光波长相当大的表示，二者有助于适度/低色度值。例如，树枝的棕色可以与具有从蓝色到红色波长的相当大的贡献的lsg准线性斜坡相关联。由于叶绿素吸收，草地的绿色可以具有在橙色/红色中的低密度下降的相似的lsg斜坡。最后的结果是呈现浅褐色的世界，一个缺乏色彩度和差异化的世界。
对于绝大部分，自然界大量由低色度值的棕色-黄色-绿色色调构成。除此之外具有高色度标记是较不常见的，但是他们是观察的室外世界的重要部分，包含花朵、水果/浆果、某些变色叶子、并且当然诸如街道/商用标识、彩色织物和(例如)汽车喷漆的高色度合成体。这样的高色度物体典型地具有hsg过渡和来自可见光谱的某些部分的相对低表示。本发明还影响这样物体的外观，但是以不同方式来影响。
在本文中教导的滤波器被期望具有中性白点的情况下，在自然界中呈现中性的物体实质上应该保持如此。对于具有任何相当大色度的物体，滤波器使所感知的色彩变形的影响取决于特定光谱特性。并且在考虑输入光谱特性与滤波器透射函数的乘积的影响时，可以由滤波器不同地影响呈现出具有相同色彩(即条件等色)的物体。每个滤波器的陷波可以被认为是一对“补偿滤波器”。黄色陷波可以被认为是很大程度决定原色绿的短通补偿滤波器和很大程度决定原色红的长通补偿滤波器。绿色补偿滤波器与光谱特性的乘积很大程度决定所感知的绿色色调和对图像中物体的原色绿的贡献水平。红色补偿滤波器与光谱分布的乘积很大程度决定所感知的红色色调和对图像中物体的原色红的贡献水平。在这种情况下，在场景中感知黄色的唯一方法是通过由陷波滤波器确立的红色和绿色原色的适当混合物。
如果例如输入光谱特性由跨越红色/绿色的lsg构成，则可以由在滤波器峰波长处的相对贡献来强烈影响所感知的色调。然而如果物体的较高色度输入标记在陷波区域内具有hsg，则变形可以是非常显著的。考虑到物体标记(例如花)具有位于黄色陷波内的陡峭正光谱梯度。物体具有相对弱蓝色/绿色反射率、具有高黄色/红色反射率而呈现(例如)黄橙色。在该实例中，红色补偿滤波器可以实质上消除/擦除输入标记的实际跃迁，通过实质上消除来自标记的任何黄色波长贡献来使色调红移。因为标记包含来自较短波长的相对弱贡献，所以黄色的消除引起相当大的红色调移动。视觉上，黄橙色花可以呈现亮丽的红色。图5示出了在有滤波器和没有滤波器的两种情况下粉色花的测量的光谱。滤波器使跃迁半功率点明显地红移并且使用高光密度陷波来增加光谱对比度。
应该注意的是即使具有已经高色度值的物体也可以在通过透镜观察时呈现出明显的其他色彩增强。考虑到例如荧光织物或黄色街道标记，其可以具有相对局限的并且高度有效光谱反射率特性。甚至在没有滤波的情况下，这样的物体也可以呈现为非常亮丽的。补偿滤波的行为还可以增强外观，给其单色、几乎自体光亮的(或发光的)外观。尽管滤波器明显地具有子单元透射率，这样的物体可以实际上呈现为明亮的，或者甚至由于增加的对比度和增加的色度而更加明亮。
如所讨论的，在实质上不改变白点的保真性的情况下，可以完成本文中的滤波。还已经指出的是：(例如)在实质上不改变所感知色调或色度的情况下，可以透射黄色的已滤波的条件等色。更宽泛地，在没有可感知的增加色度的情况下，存在可以透射的输入的范围。事实上，可以存在输入，对于其，滤波器实际上降低饱和度并且使色彩差异减弱。具体而言，将示出的是：滤波器可以在一些实例中拉伸有用的色彩空间的范围以创造较大色坐标的分离，然而在其他实例中压缩色坐标的分离。所以滤波器明显通常不需要或甚至不期望增强所有物体的色度以便于实现图像色度增强的总目标。
除了提供增强色度的青色和黄色陷波以外，本发明的滤波器可以在光谱的高能量蓝色(heb)部分(400-450nm)中提供一个或多个透射率极小值。已知这些波长更容易散射到眼睛中、引起荧光、难以成像到视网膜上并且可能对我们眼睛的健康有害。最近研究表明heb光还可能破坏睡眠模式，由来自显示器装置的人工光源的长期曝光的周期而加剧。heb光抑制褪黑激素产生、影响生理周期节律，其已经关系到某些肿瘤疾病、糖尿病、肥胖和抑郁症。相反地，长波蓝色对于改善心情和色彩再现二者都有益。根据本发明，出于这些原因，滤波器在光谱的长蓝色部分(例如455-485nm)中具有透射率峰。单独或者与其他滤波器结合使用pif结构，以提供眼睛安全并且产生所期望的视觉经历。例如，辅助uv/蓝色阻挡滤波器可以与heb阻挡滤波器结合，以有效地衰减所有高能量蓝色/uv光(例如400-450nm)。在一个实施例中，更多中性白色点可以通过将heb光的衰减与集中在独特黄色上的带的衰减进行平衡来实现，由此实质上平衡b/y对手信号。
滤波器延迟分析
使用图2中所示出的pif的最简单形式，设计选项包含延迟的量和偏振器配置(平行/交叉)。最大化对比度的延迟器和偏振器角度用于该分析中，理解其他角度可以具有降低光密度、减少峰透射率或者二者的效果。为了简化分析，为特定绿色波长(例如532nm)任意地选择延迟器级数(retarderorder)，其中在该波长处改变级数(或延迟的波数)。对于交叉的偏振器情况，增加延迟的附加半波以产生532nm处的峰。可以理解的是可以做出在绿色波长中的调整，其在其他光谱特征中引起移动。此处目的是为了识别在具有满足光谱标准的可能性的延迟器级数中的基本范围。表1示出了每个光谱的特有特征，其包含高能量蓝色(heb)最小波长、蓝色峰波长、青色最小波长、绿色峰波长(为了完整性包含的)、黄橙色最小波长和红色峰波长。具有深色阴影的条目表示不能满足眼睛保护和色度增强的需求的特征。具有浅色阴影的条目示出在可接受度的边界线处的特征，并且可以潜在使延迟中的小移动是可接受的。不具有阴影的条目充分在可接受的标准内。结果示出了在绿色中pc延迟的4.0到6.0波的范围可以是优选的，更精确地是绿色中5.0至5.5波。
表1示出了存在可接受的解的范围，其中5.0/5.5波最佳。在低级数处，不存在充足的延迟色散以实现在期望的(蓝色/红色)原色附近的峰并且陷波侵占在蓝色和光谱橙色带。特别是，从橙色至红色的光谱梯度是浅的，其中红色吞吐量较差。对于较高于最佳值的延迟器级数，蓝色峰移动长的最佳值，并且红色峰移动短的最佳值。后者的结果是在长红色侧的衰减是相当大的，所以红色损失可能变成问题。注意到在评估红色的亮度时在该光谱的该部分中适应光加权是关键的。就是说，具有差的长红色效率的短峰波长可以呈现为和具有较长峰波长和较宽红色轮廓的轮廓一样明亮。总体上，通过增加延迟器级数减少了每个通带波瓣的宽度(通常表征为半高宽(fwhm))。虽然这还降低陷波宽度，但是这趋向于降低包含在rgb带中的每一个中的能量，其可以降低亮度。通过使fwhm变窄还增加了在原则上可以增加色度的选择性，但是给定了轮廓是正弦曲线的，中心波长不可能如先前讨论的那样全部优化。
在使用(例如)6.0个延迟的波时发生的红色衰减(redroll-off)可以通过替换如先前讨论的现有技术的红色偏振器来解决。具体而言，分析偏振器的pe光谱在pif的峰红色透射率附近示出急剧过渡。也就是说，其表现为对该红色短波长优良的偏振器，并且不能偏振较长波长。如先前讨论的，这可以允许相对短红色峰波长具有由pif确定的过渡，同时保持全部长波长的高峰透射率。
如先前讨论的，如果使用适当的双轴延迟器，表1所示的最优解将对所有入射角表现良好。在该材料的缺乏的情况下，必须采用单轴解决方案。表1的设计中的每一个具有特定光谱特点，但是基本行为离位对于每个条目是公共的。这包含在偏振器的平面(并且与其正交)中的透射谱的优秀稳定性，具有在±45度方位角中光谱的大的蓝色/红色移动。然而对于任何方位角角度在光密度离位中不存在相当大的损失。
考虑特有行为的共性，以下示例仅详细检查一个特定设计解决方案：在平行偏振器之间的5.0的绿色pc延迟波。不能详细评估特定交叉偏振器解决方案。然而，应该注意的是，交叉偏振器解决方案与由于几何变形导致的平行偏振器配置离位不同。也就是说，平行偏振器呈现为在任何方位角处平行，然而交叉偏振器总体上不呈现由于几何旋转的交叉离位。该旋转在±45度方位角中最极端。总体上，相对于偏振器吸收轴线发生延迟器的光轴的几何旋转，但是该效果不是极端的。
示例1具有平行偏振器的单层单轴pc延迟器
该示例是在平行偏振器之间使用单层单轴pc膜的最简单的结构。它充当可达到性能的基线，而不需要采取其他措施。表2针对特定关键方位角角度示出了法线入射处和30度离位处的输出特点。l值是滤波器透射函数对适应光的亮度的影响，假设非偏振光和理想单一性透射偏振器(即只有正弦贡献)。正因为如此，具有零延迟的l值在低级数处50％振荡，并且在非常高级数处会聚为25％。
δl值是作为法线入射值的百分比的亮度变化离位。白点的色坐标是在xy空间中。相对于法线入射白点坐标，白点离位的移动由通常均方根差计算来给定。
采取黄色最小波长值来指示光谱移动离位，实际移动(δλ)是相对于法线入射值而言的。在这种情况下因为保持光密度而青色和黄色透射率值全部为零。他们作为放置标签被包含，以与之后不需要保持光密度的宽场示例直接比较。
表1与在532nm处的延迟器级数相对的单一pc延迟器pif解决方案
在30度入射的＞25nm移动(蓝色和红色二者)产生多于20％亮度损失。但是更重要地，其引起非常大色移。考虑色彩变化中的最小可觉差(jnd)大约是0.01，该表示出了相对于中心发生多于10的jnd的移动。在fov内的任何两个点之间的色彩的最大变化是δxy＝0.167。
表25.0波平行偏振器单轴pc解决方案的离位响应
示例2使用单一零级hw的宽场滤波器
本文中教导的最简单宽场形式的技术是零级hw延迟器，其在分束多级延迟器之间平行/垂直于偏振器吸收轴线。图3示出了该构造。该示例使用分束延迟器，每一个分束延迟器在532nm处具有2.5波的延迟。具有535nm的中心波长的零级hw延迟器用于平衡垂直入射处青色和黄色最小值的光密度。偏振器是平行的。
如果hw延迟器完全消色差，则垂直入射性能将与表1密切匹配。hw延迟器色散的影响包含空值的光密度的损失、峰透射率的损失和增量光谱移动，它们所有有助于色度变化。因此，存在甚至在垂直入射光谱性能中所需要的牺牲，以便于获得关于入射角度的均匀性。表跟踪空值中心波长和密度，而不是峰透射率。
如表3所示出的，与宽场化相关联的一级改进在±45方位角大幅降低的光谱移动中得到证实。这是峰透射率和光密度中增加的损失的代价，包含了垂直入射情况。此外，该不稳定性是方位角离位的函数，如存在半波延迟中心波长中相关联的移动，该不稳定性在0/90度方位角处最强。表3中随着方位角青色/黄色陷波中的光密度的上升/下降是明显的。尽管在该表中未捕获，但是这样的密度波动可以影响色度增强的有效性。然而可能更重要地，如对于所有方位角角度的白点的移动，光谱移动大幅降低。相对于单轴情况，来自垂直入射的色坐标移动是δxy＝0.031的最大值、或者大约3jnd。这基于先前示例以4.2x的因子改进。fov中的任何两点之间的最大差值是δxy＝0.047，这以3.5x的因子减少。
因为色彩的hw的影响是不同的，平行偏振器(垂直入射的)行为还应该与使用交叉偏振器的设计进行比较。在平行偏振器的情况下，hw延迟的增强变化(与理想的半波波长偏离)引起最小值的光密度的损失，但是维持理想峰透射率。交叉偏振器版本使光谱反转，因此确保高密度空值，但是具有与半波波长偏离的峰透射率的损失。在整个可见光上的高陷波密度或高峰透射率的优选例可以因此指示优选构造。尽管总体上对于垂直入射这些陈述是真的，但是两个构造示出峰透射率和光密度离位的依赖性。尽管零级hw延迟器的色彩性质使性能折衷，但是它的确具有简化的优点并且确实在抑制光谱移动方面做得好。所以如果视场之上的光谱性能被认为是可接受的，则这可以是可实行的解决方案。
示例3使用双层旋转器的宽场滤波器
图4示出的另一个设计使用双层旋转器作为使滤波器50宽场化的构件。增加hw延迟器的数量的好处是：可以使中心偏振变换在可见光之上变得更少色彩。在这种情况下，如图4中所示出的，两个零级hw膜52和54布置在分束延迟器(56和58)之间，其随后在偏振器60和62之间。两个hw延迟器具有使偏振器有效旋转90度的外观，所以交换了峰和最小值。该反转可以通过分束延迟器中的每一个加上/减去四分之一波延迟来抵消(在图中主要表示)。在某种程度上旋转器是可见光之上消色差的，它呈现了与交叉偏振器情况一样的情况。然而，该变换不是完全消色差的，所以具有每个外部元件加上四分之一波的移动(例如2.25波)的平行偏振器情况不能完全匹配不具有延迟移动(具有例如2.5波延迟)的交叉偏振器情况。表4的示例对应于图4的示例，其中分束延迟器在532nm处具有2.25波的延迟。如所示的，hw延迟器关于偏振器对称地放置，其具有516nm的中心波长。当hw角度关于名义上±22.5°对称地旋转时，存在旋转器的色彩行为的轻微变化。角度的幅度的变化引起一对波长的移动，该波长处变换(其可以展示在庞加莱球(poincaresphere)上)是完全的。角度降低使波长分开移动(给定较宽波长覆盖范围，但是具有中带性能的一些牺牲)，同时增加角度还使光谱覆盖范围变窄。考虑需要覆盖可见光的宽范围，总体上一些降低是可期望的(例如给定±21.5°示例)，然而其他增加趋向于变少。已经经由实验和仿真确定的是，合理的结果可以实现为至少在低至±19°的hw角度到高至±24°的hw角度的范围中。
第二半波延迟器的增加还使对正常和离位的特点的其他改进成为可能。在该旋转器情况下，亮度随角度的变化依然非常小，但是更重要地，白点移动在jnd处或下方。光密度总体上是大的，其中透射率保持小于2％。仅相对于先前示例的性能的显著损失是在一个方位角处黄色空值中的3nm移动。因此，在附加单层的情况下，双层示例具有提供理想性能附近的优点。
表3单个零级hw宽场化情况下的5波平行偏振器单轴pc解决方案的离位响应。
表4双层旋转器宽场化情况下的5.25波平行偏振器单轴pc解决方案的离位响应。
示例4使用三层复合hw延迟器的宽场滤波器
该示例使用示例2的相同布置，但是具有由三层复合hw延迟器替换的零级hw延迟器。hw延迟器具有516nm的中心波长。外部hw层均具有30度的取向，中心hw延迟器具有-30度的取向。如之前的，每一个分束延迟器具有在532nm处的2.5波的延迟。
如表5示出，增加第三hw延迟器还改善了垂直入射和离位入射性能。亮度的移动是相当小的，并且白点的移动正好在jnd以下。在双层解决方案之上的改进是渐进式，并且正因为如此问题是它是否足以证明附加层是重要的。
表5三层复合hw宽场化情况下的5波平行偏振器单轴pc解决方案的离位响应。
具体而言，考虑该改进是否将实际上在制造环境中实现是重要的。这是因为表格中所提供的所有建模结果是基于所规定的光轴取向和延迟，而不考虑与所制造材料统计相关联的实际问题，同样不考虑起因于诸如叠层应力和热成形应力的制造的任何变化。应该指出的是：虽然理想情况指示了更好性能，但是在使用具有在光轴和延迟上的统计不确定性的较大量的延迟层时，实际上蒙特卡罗(montecarlo)模拟有时可能预测较低性能。
可以对具有诸如cop的不同光学特点的延迟器材料重复上述分析，该cop具有非常低的双折射色散。更高的双折射色散的好处是所期望的滤波器分布可以潜在地以较低延迟器级数来实现。替代地，具有甚至比pc更高的双折射色散的材料可以潜在地还降低了最佳延迟器级数。具有控制的双折射色散的分子，诸如由帝人(teijin)开发的宽带延迟器产品(例如wb140)，展示了双折射色散还可以以分子水平来工程化。表6是与表1对应的零双折射色散，表6示出了绿色延迟器级数的最佳范围增加到6-8波，潜在地6.5-7.5波。随着较低色散和较高级数，除非抑制较长波长是期望的，否则长波红色衰减更是个问题。或者，如先前讨论的，使用具有红色pe差的检偏器(analyzer)。
表6具有零双折射色散延迟器的pif解决方案
简单输入的示例
基于上文，hsg陷波可以引起自然物体的色度值的相当大的增加。低色度绿色物体(例如草地)和透镜的绿通带分布的乘积可以给出更加丰富多彩的绿色。这通过仅允许与(期望色调的)原色绿色相关联的这些波长通过来完成。然而基础性限制是低色度物体还趋向于具有跨越多于一个原色色彩的宽光谱特性，并且因此来自所有三个视锥细胞受体的显著贡献。所以超过heb/青色/黄色陷波滤波，没有什么办法来强调特定色调而不影响场景中所有物体的色调。影响透镜色调的平衡中的刻意移动然而可以是有利的或可期望的，以便于获得在(例如)场景中物体的红色和场景中物体的绿色之间相对正确的强调。
滤波器寻求通过开发色彩空间的扩展区域(通过增加的饱和度以及增加的图像色彩度二者)来增强色度。该开发色彩空间的扩展区域是指以进入场景(例如室外)中未正常观察的色彩空间的区域的方式来使某些物体的色调变形。其特别生动的展示是呈褐色/泛红色物体的朝向较深和较饱和红色的色调移动。这可以改变色彩空间统计分布，使得色彩空间的没有以任何显著方式正常“填充的(populated)”区域被高度表示。
尽管简单表示物体反射谱，长通滤波器的扫描说明该观点。该情况下的反射谱表示短波长的弱信号，其具有对于较长波长处的相对较高光谱反射率的相当陡峭过渡。在该示例中，短波长处的反射率是相当小(大约0.1％)，并且在长波长处的反射率是统一的。过渡带宽(10％-90％)使半功率点(hpp)波长的相当陡峭度3.3％平均化。当扫描反射谱的hpp时，在含有和不含有滤波器的两种情况下跟踪cie1931色彩空间2度色坐标(来自由照明国际委员会(cie)于1931年创造的cie色彩空间或色度图表)。每个唯一的hpp和关联的色坐标可以被认为是表示场景中出现的物体。图6a和6b中示出长通分布的结果。
当反射谱的hpp红移时，随着s视锥细胞信号的降低(即消除蓝色光)，色彩最初从白点(即，完全缺乏滤波)移动到饱和黄色。当hpp被扫描到较长波长时，由于m视锥细胞信号相对于l视锥细胞信号变弱，色坐标实质上遵守cie图表的轨迹，注意到实质上不存在贯穿该范围来自s视锥细胞信号的贡献。统一的光谱反射率(包含强的独特黄色信号)的存在使色坐标移动为适度的。图6a示出了缺乏滤波器的情况下作为hpp波长的函数的色坐标的移动，其中一些特定色坐标为了与已滤波的情况的比较而被标记。当hpp从短绿色(521nm)移动到长绿色(549nm)时，色坐标移动了δxy＝0.092。这对应于近似的所感知的单色色彩从576nm到588nm(或者δλ＝12nm)的移动。
图6b示出了hpp波长中的相同扫描，但是有滤波器出现。在这种情况下，滤波器对应于先前示例中讨论的平行偏振器之间的5波绿色pc延迟器。如之前的，色彩从白点移动到饱和黄色，但是点的分布是不同的。因为青色陷波不强调该区域中的hpp，所以在较短hpp处实现饱和黄色，同时压缩并且几乎重叠若干随后的色坐标。注意到黄色色坐标是与未滤波的情况非常相同的，但是仅通过绿色和红色光的相对混合来感知。但是如图7所示出的，由于hpp开始对短绿色侵占，m视锥细胞信号快速降低。缺乏绿色波长处的光引起r/g对手信号随着关联色调变形而快速变化。当hpp从短绿色(521nm)移动到长绿色(549nm)时，色坐标移动了δxy＝0.134。这对应于近似的所感知的单色色彩从577nm到604nm(或者δλ＝27nm)的移动。在比较的方面，色坐标移动的比率是0.134/0.092＝1.45x。此外，所感知的单色色移的增益是27/12＝2.25x。
当使表示为物体反射谱的短通分布蓝移(先前示例的反向)时获得相似结果。当反射谱的hpp蓝移时，随着l视锥细胞信号的相对降低，色彩最初从白点(即，完全缺乏滤波)朝向青色移动。当hpp侵占绿色时，m视锥细胞信号变弱，并且所感知的色彩朝向蓝色移动。图8a示出了缺乏滤波器的情况下作为hpp波长的函数的色坐标的移动，其中一些特定色坐标为了与已滤波的情况的比较而被标记。当hpp从长绿色(549nm)移动到短绿色(521nm)时，色坐标移动了δxy＝0.233。
图8b示出了hpp波长中的相同扫描，但是有滤波器出现。在这种情况下，滤波器对应于先前示例中讨论的平行偏振器之间的5波绿色pc延迟器。色彩从白点朝向青色移动，但是点的间距首先大幅大于未滤波的情况(注意到白点是不同的)。在红色衰减时缺少黄光引起r/g对手信号的快速移动。因为陷波滤波，最终青色点还是比未滤波的情况更加饱和。在其他蓝移的情况下，陷波滤波引起几乎重叠的若干随后色坐标的压缩。当hpp从长绿色(549nm)移动到短绿色(521nm)时，色坐标移动了δxy＝0.340。在比较的方面，色坐标移动的比率是0.34/0.233＝1.46x的未滤波的情况。
如上文所观察的，陷波滤波可以产生增加的色彩度和增加的饱和度。说明增加饱和的简单方式是考虑具有含有固定中心波长和变化的光谱宽度(fwhm)的带通反射谱分布的物体。采用带通(具有正弦平方分布的透射波瓣)来表示物体，分布与陷波滤波器光谱的乘积(在这种情况下在平行偏振器之间的5波532nm延迟)给出了修改的分布和关联的色坐标。图9a示出了裸眼所感知的色彩的色坐标(cie1931)的分布，并且图9b示出了通过滤波器观察到的色坐标的分布。在缺乏滤波的情况下，宽的分布产生欠饱和的呈绿色的色调，随着fwhm变窄，饱和度快速增加。在fwhm低于约50nm以下，饱和度增加得越来越多。
对于已滤波的情况，当分布较宽时乘积给出较高透射率的绿色波瓣，在蓝色/红色中有相当大的旁瓣。然而，对比未滤波的情况，在观察宽带(91nmfwhm)呈绿色的物体时，这会导致更多饱和的绿色。当分布进一步变窄时，旁瓣振幅大幅降低，所以与65nmfwhm相关联的初始色阶大(但是小于未滤波的初始色阶)。当fwhm降低至52nm，旁瓣消除并且由陷波滤波器的绿色波瓣决定饱和度。该色阶大于未滤波的情况的色阶。通过该第三色阶，由于先前发现的色坐标的压缩，反射谱的任何随后的fwhm的降低具有对色彩相对小的影响。相比之下，物体必须具有大致35nm的反射谱宽度(图8a上的第6个点)来实现与具有52nm的fwhm的已滤波情况相同的饱和度水平。
优化滤波的目的是选择性降低认为不重要的色彩，或者甚至降低视觉性能，同时更有效地传输对视觉重要的色彩。该优化的方法是使一组输入光谱功率分布(spd)的δe最大化。两个物体之间的色差可以使用诸如以下的公式计算：
其由光亮度差
这样的计算结果取决于照明条件(水平、光谱光亮度和角度分布)、所选择的一组显著物体的brdf以及观察者的视觉系统的特点。例如，具有正常色视力的下坡滑雪者可以优选的滤波器与由高尔夫球员优选的滤波器完全不同。并且具有色觉障碍的个体所期望的滤波器对于具有正常色视力的人是令人讨厌的。
考虑滤波器不尝试改进m/l对手信号(可能甚至抑制它)，但是具体集中s/(m+l)对手信号。对于正常三色视者，在某些的场景情景下，这可以是有益的，并且这对于二原色视者，或者更通常是异常三色视者而言还可以是优选的。
示例：最大化红色色盲的图像质量
假设：
l视锥细胞在双眼中完全消失，并且在小凹或较大角度处不存在三色视觉。
主题沿着cie图轨迹的绿色红色部分混淆相等亮度的色彩。
主题不能沿着任何混淆线在任何相等亮度的色彩之间辨别。
红色色盲可以辨别的色彩的总数目为17(对比正常三色视者的150)。红色色盲的混淆线汇聚到点(x＝0.747，y＝0.253)。离该点最远的色彩提供对色调(特别是青色中)移动的最强灵敏度。最大灵敏度近似发生在s和m视锥细胞基础(sandmconefundamentals)之间的中性对手响应处。480-515nm的范围是色彩辨别的重要光谱带。沿着混淆线在色调中朝向更大色度(朝向cie轨迹的青色部分)的移动是有利的。这些移动创造相邻混淆线上的点之间更大的分离并且因此更好的色彩分辨。红色色盲对大约495nm处的波长移动最敏感并且可以分辨大约2-3nm的移动。该灵敏度为了离开峰快速衰减。相比之下，普通三色视者可以在495nm处分辨大约1nm，并且在大部分可见光范围分辨至少2nm。
考虑到滤波器递送双峰透射率函数，如图13所示。其对应于在平行偏振器之间的440nm处的4.0波聚碳酸酯延迟器。峰中心波长近似对应于s和m视锥细胞基础中的峰。这些波长之间的空值在长波蓝色中，近似在中性对手响应中。通过大幅降低中性波长附近(光谱青色附近)的透射光，所感知的色调更取决于短波蓝色和输入spd中的绿色情景之间的相对平衡。这趋向于推动已滤波的中性物体的spd更靠近轨迹，其色彩辨别更佳，但是可能使许多物体的色调失真。尽管窄带光谱青色物体将趋向于变得更暗，但是在自然界中发生这样的物体非常罕见。
红色色盲对在cie轨迹的绿色红色部分处/附近的色调移动的敏感度较弱。由于缺少m/l对手信号，它与混淆线重合。因此，除了选择峰中心波长以尽可能将输入spd推向轨迹的左边部分，除了控制所感知的亮度以外几乎没有什么可以做的。对亮度的峰消色差灵敏度本质上由542nm处的峰的m曲线来给定。其在502/586nm处衰减至50％、在450/620nm处衰减至10％以及在408/653nm处衰减至1％。所以红色色盲对于绿色物体的亮度是非常灵敏的，在较短波长处，响应与正常三色视者是相对相似的，但是在较长波长处大幅不同。在缺乏l视锥细胞的情况下，较长波红色物体比它们对正常三色视者所做的呈现得更暗。感知到黄色物体仅为在相同光亮度的绿色物体的一半亮度，并且橙红色物体仅为相同光亮度的绿色物体的亮度的10％。尽管红色色盲不能辨别任何色调差异，但是他们可以开拓消色差路径来沿着红色/绿色轨迹在相似光亮度的物体之间辨别。因为物体的光亮度是变量，所以该过程具有一些歧义。所以优化绿色红色透射分布需要突出物体的输入数据组的一些知识。具有它们亮度的相似物体的外观的组合是二色视者可以辨别色彩的其他方式。例如，红色色盲知道成熟西红柿是红色且未成熟的西红柿是绿色，并且可以假设较深的西红柿相对成熟。
考虑缺少色彩灵敏度，使用控制贯穿绿色红色区域的透射率的减弱(taper)的滤波器来增强更频繁发生(例如)自然界中的色彩之间的对比度。考虑m视锥细胞很少提供超过653nm的信息，滤波器可以强烈衰减较长波长，以便于获得在较短波长的带中更好的辨别，该较短波长的带提供了更加丰富的信息。如果目的为确立在亮度和色彩之间的对应性，则具有对输入数据组的光亮度统计的理解也是重要的。图13的光谱示出了这样的减弱，具有579nm的50％点、605nm处10％和618nm处1％。通过在m曲线的峰处保持高透射率，并且在626nm处将其减弱至最小值，在自然物体的关键光谱范围中增强对比度的灵敏度。结果是在较长波长处对比度的压缩，全部感知到较长波长红色为非常暗。实际上，基于pif的滤波器可以将色彩(tint)与偏振器的波长依赖偏振效率(还已知为色彩偏振效率)组合以控制绿色红色中的透射率的详细减弱。
随着所选择的峰中心波长，可以通过(例如)带色彩的偏振器的使用施加低光谱梯度滤波来调整蓝色和绿色峰的相对振幅。这可以被完成以选择透镜的中性点，并且应该对色彩辨别具有很小影响。最佳比率的连接cie图上滤波器的两个峰中心波长的线可产生可能对正常三色视者而言是不期望的中性点，因为可能呈现得太青色。因为红色色盲将接受青色色调为白色的匹配者，在选择透镜色调中明显存在更多自由度。图13的光谱的本质色彩是x＝0.248、y＝0.416，其对于正常三色视者相当青色/绿色，并且是甚至在红色色盲的中性混淆线以上。同样地，相对于短蓝色峰来衰减绿色峰可以是有益的，以便于使色坐标移动到中性混淆线的交点。这假设目标是获得中性色调。当然可以选择其他透镜色调来将色彩从自然色调移动到可以来满足某些观察者优选例所期望的一个色调。此外，可以调整具有蓝色和黄色峰的滤波器以产生由正常三色视者所感知的中性白色点。尽管这样的滤波器的总体上色彩辨别不是最佳的，但是某些场景中可以是优选的。
本发明的滤波器不需要具有色彩平衡的透射函数。如上所述，cvd的滤波器可以具有可接受的白色点，该白色点对于具有正常色视力的人是不期望的。此外，滤波器可以具有透射函数，其补偿环境来创造更令人愉悦的白色点。这可以应用于水肺潜水或者浮潜，其中水过滤太阳光以有效地修改发光体。相似地，指定任务的滤波器可以以白点为代价分配较大权重来分辨特定色差。该示例是用于手术(例如o2-amp)中的滤波器。
透镜制造
如本文中教导的色度增强眼镜透镜使用许多与更为常见偏振透镜相同的过程来制造。如使用图10的叠层所示出的，透镜可以是独立的色度增强的太阳镜滤波器。替代地，如图11的叠层中所示出的，该透镜可以是像是独立的滤波器或者当与其他偏振透镜组合时产生色度增强的夹式偏振滤波器。在后者依赖于来自分离透镜的偏振的情形下，在夹式滤波器的任一侧上的保护基板必须保持偏振态。
具有低透射波前变形的稳固和柔性延迟器堆叠体的高生产量制造(即没有非均匀性粘合厚度问题)最好使用溶剂接合来完成。对于pc，这最好使用酮来完成，这在小延迟损失的情况下产生了可靠接合。对于基于烯烃的延迟器还存在相似的解决方案。然后如所示出的将延迟器堆叠体插入到功能性滤波器堆叠体。这包含低双折射外部基板来保持入射偏振态(凸表面)。替代地，可以使用具有平行/垂直于偏振器吸收轴线的光轴的高度拉伸的基板。这样的使用聚碳酸酯和聚酯纤维的产品容易购得(例如三菱气体和化学，以及toyobo)。在期望非偏振透镜的情形下，可以将四分之一波片延迟器或高度拉伸延迟器增加到对偏振器以45度取向的堆叠体。该层可以起到如外部基板的功能或者可以将其定位在外部基板和输入偏振器之间。偏振器可以是用于常规偏振太阳镜的任何材料，理想地仅使用功能性pva层(例如无边界的三乙酰纤维素(tac)层)。因为已经在该点处分析sop，内部基板可以展示双折射。在一些实例中，(对于例如棱镜校正(prismaticcorrection))需要注射模制或铸件到该基板上，所以可以需要与这样的处理兼容的材料。
基板光学优选例包含高折射率(优选地＞1.5)、低雾度、低延迟(或控制的延迟)、没有来自后处理的碎裂以及高光学表面质量。一些光(例如heb)的吸收可以是可接受的或者甚至优选为促进满足滤波目标的程度。机械优选例包含耐冲击性、尺寸稳定性、柔性、重量轻、与热成形(tg)兼容性、与粘合处理(例如高表面能量)的兼容性、与表面涂层(例如硬涂层)兼容性以及在恶劣环境(例如高温、通量和湿度)下的可靠性。
最终层叠的透镜堆叠体(包含外部/内部保护基板、第一/第二偏振器和延迟器堆叠体)可以使用(例如)光学透明热固性氨基甲酸酯粘合剂来接合。任何产生期望光学、机械和耐久性需求的粘合剂是可行的，该粘合剂在制造上是友好的。这包含丙烯酸树脂、聚酯纤维树脂、环氧树脂、硅树脂或三聚氰胺树脂。制造过程可以使用各种固化方法，包含热固化、辐射固化、psa、两部分反应、b阶段和氰基丙烯酸酯。
可以将层叠堆叠体模切成平坦或单轴弯曲产品(例如透镜滤波器、护目镜或护罩)的已完成的部件几何形状，或者可以将其切割成适当标准几何结构以进一步处理。随后可以将滤波器层压在刚性基板(例如玻璃)之间以用于某些应用。对于眼镜透镜，几何形状典型地是圆形盘，但是还可以是诸如椭圆或矩形的其他几何形状。如图12所示，可以使用常规过程将盘热成形为适当3d几何形状的坯件。这可以包含(各种基础曲率的)球形、非球形、环形或椭圆形。还可以将已形成的坯件接合到另一个元件用于进一步处理为规定的透镜。坯件还可以是加压抛光的和/或接收特定期望的厚度空间分布以改进视觉质量(例如棱镜校正)。该过程可以包含在内表面上注入模制或者在任一/二个表面上的树脂的铸造。可以以通常方式施加诸如硬涂层、抗反射涂层(各向同性或图案化)反射镜涂层、电介质滤波器涂层、疏水涂层和疏油涂层的附加功能性涂层。然后可以使用常规过程将这些坯件处理成已完成的透镜/眼镜。
对于使用注入/铸造(二次成型)过程的透镜坯件，薄功能性坯件可以用随后在该坯件的任一侧上铸造的材料来制造。四层延迟器堆叠体典型地是280微米厚，但是160微米的厚度也是可行的。给定粘合剂和pva厚度，以及可能封装功能性结构的薄的高度拉伸层，总坯体厚度可以是600微米或更少。可以形成这样的晶片并且然后将其插入到铸造过程以形成适当厚度的透镜坯件。
本发明描述色彩增强偏振干涉滤波器，其可以用于眼睛前面或者在任何完成相同功能的适当距离处的视觉增强。他还可以用于其他类型的(电子)图像形成装置。在图14中示出的这样的显示系统100中，滤波器102可以放置在光源104和显示器106之间或者可以将其放置在显示装置之上(在由用户观察的显示器的侧边上)，以修改背光式、自发射式(例如oled)或无源照明显示装置的spd。这样的滤波的好处可以包含改进的色域、增加的对比度或环境光抑制。例如，与显示器spd匹配的滤波器将使光通量有效地通过，同时更强烈地抑制与照明眩光相关联的spd。
如图15所示，本发明的滤波器还可以通过放置在图像捕获介质(例如膜)、电子传感器122或传感器阵列前面来用在成像系统120中。示出了系统120包含透镜124、色彩增强滤波器136(如全文所述的)、传感器122和处理器128。将要理解的是：为了便于说明省略了许多细节和部件，以简单方式在本文中示出和描述系统120。pif的功能是将权重分配到已捕获的spd内的特定波长。如在视觉情况下，这样的滤波可以在适当优化时增强色彩、改进边界的检测并且增加信噪比。其示例可以伪装检测。
由本文中教导的光学滤波器实现的振荡透射函数典型地以由延迟器的“级数”所确定的统一振幅和频率来振荡。如图1所示的，这可以意味着透射率曲线中的最大值/峰中的每一个是在相同振幅处并且其可以是在该波长处的100％透射率处或者附近。另外，透射率曲线中的最小值/谷中的每一个是在相同振幅处并且其可以是在该波长处的0％透射率处或者附近。实际上，这些谷可以是在最大值的20％或更小处或附近、在最大值的15％或更小处或附近、在最大值的10％或更小处或附近、或者在最大值的5％或更小处或附近。可以如所见到的，在先前句子中所描述的条件中的每一个中，峰处透射率将大于谷处的透射率的四倍，并且在先前句子中所描述的一些情况/条件中，峰处透射率将大于谷处的透射率的十倍。
另外，振荡透射函数可以具有随着增加波长而增加的周期(由于反向波长，并且δn随着如上所述的波长而变化)。因此，当(如图1中所示出)相对波长绘制透射函数时，邻近最大值在波长光谱的较短端上更靠近在一起并且在波长光谱的较长端上(波长)进一步分开。设计者可以使用该效应来选择透射谱中的期望的峰和谷。因此，如图1中所示，峰可以设置在红色和绿色中，谷在黄色/橙色中，并且峰可以设置在长波蓝色中，谷在青色和高能量蓝色中。作为如本文所公开的滤波器的振荡透射函数的性质的结果，将在可见光波长范围之外存在的附加的最小值和最大值。但是作为一个示例，绝大多数滤波器将在700nm和1400nm之间具有至少一个最小值。作为图1所示的峰和谷的替代例，如图13的红色色盲滤波器中所示，峰可以设置在蓝色和绿色中，谷在高能量蓝色、青色和红色中。
为创造振荡透射函数描述由使用具有单轴延迟器(其中n＝2)的pif的光学滤波器所实现的净效应的其他方式是：无源式滤波器设置为使期望的(相对窄)波长范围(诸如三原色(红色、绿色和蓝色)的波长范围)通过。
令人相信的是：pif的过去使用强调了具有n等于或大于3个的需求，以便于避免由n＝2产生的非期望的正弦透射函数。例如，已经提出具有7层延迟器的双陷波pif来创造n＝8。然而，在宽场化的情况下，这样的pif将需要21层的最小值并且是复杂且昂贵的。
开发本文中所公开的光学滤波器的动机之一是寻求基于廉价单轴膜的使用来设计色彩增强滤波器。本发明以简单滤波器结构来完成该动机，该简单滤波器结构使用单一振荡干涉能够(例如)陷波在heb、光谱青色和光谱黄色中，这还可以以入射角保持中性和色彩均一性。另外，不考虑单轴膜，已经存在对简单且廉价的色彩增强滤波器的长期需求。另外，已经存在对产生期望波长范围并且将非期望的波长范围过滤掉的色彩增强滤波器的长期需求。其他人试着以染料滤波器来实现波长范围的选择性滤波。不幸地，这样的滤波器在最佳中心波长处不会产生足够低的最小值。
尽管已经在附图和前述描述中详细地示出并且描述本发明的实施例，但是这样的图示和描述被认为是示例并且不是限制性的。例如，上文中所述的某些实施例可以与其他描述的实施例组合和/或以其他方式布置(例如可以以其他顺序进行过程元件)。因此，应该理解的是仅已经示出且描述示例实施例及其变型。