楊麗萍 劉珍珍 劉婉君 廣東省醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗所 （佛山 528137）

隱形眼鏡中顯色指數(shù)的測定及色覺影響分析和評價

楊麗萍 劉珍珍 劉婉君 廣東省醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗所 （佛山 528137）

顯色指數(shù)是用于隱形眼鏡色覺影響分析評價的參數(shù)，其測定和計算過程極為復雜和繁瑣。隱形眼鏡檢測標準GB 11417.5-2012中并未給出其詳細的計算過程，也未有相關的文獻進行報道。本文將詳細介紹隱形眼鏡顯色指數(shù)的計算過程，并且測定和比較不同產(chǎn)品的顯色指數(shù)，對隱形眼鏡產(chǎn)品色覺影響進行分析和評價。

隱形眼鏡 顯色指數(shù) 色覺影響分析和評價

0.前言

色覺影響分析是用于評價隱形眼鏡透光性能的一個重要參數(shù), GB 11417.3-2012[1]新增加了該項目。其主要方法是采用符合普朗克黑體輻射的照明體和CIE照明體D的光譜，透過接觸鏡后的顯色指數(shù)降低量分析方法，并結合實際進行評價，因此色覺分析評價最關鍵乃顯色指數(shù)的計算。

在GB/T 11417.5-2012[2]中簡單介紹了接觸鏡顯色指數(shù)測定，其主要原理是采用8個標準檢驗色樣的比較方法，來衡量參考照明體光譜透過接觸鏡后的輻射與直接輻射檢驗色樣的色差。該標準在介紹該方法時，過程簡單，需參考GB/T 5702-2003[3]完成計算，而且GB/T 5702也需要借助其他的標準以及參考數(shù)據(jù)來完成，有些變量還需要遷移，其中有很多難點比如色刺激函數(shù)的計算、色適應色品位移的修正以及Yk,i的求解等，讓很多初步接觸隱形眼鏡的技術人員束手無策。

本文通過查閱資料，研究各個參考標準，解讀標準GB/T 11417.5-2012中各計算公式，并整理出詳細的計算過程。同時，測試并對比各種軟性接觸鏡的顯色指數(shù)，希望有助于隱形眼鏡生產(chǎn)企業(yè)和檢驗機構實現(xiàn)顯色指數(shù)的測定和色覺影響的分析評價。

1.試驗部分

1.1 實驗儀器

UV-2550紫外分光光度計（帶積分球，日本島津）。

1.2 試驗步驟

（1）測試前，軟性接觸鏡浸入20℃±0.5℃的標準鹽溶液中平衡至少30min；

（2）由紫外分光光度計（帶積分球）測定隱形眼鏡在380～780nm段光譜透過率τ(λ)。

1.3 試驗結果

從圖1可知隱形眼鏡在380～780nm段每一點的光譜透過率τ(λ)，計算時選取Δλ為5nm的光譜透過率值,以用于后面計算光透過率和顯色指數(shù)。

圖1. 隱形眼鏡光譜透過率

2.顯色指數(shù)的計算

特殊顯色指數(shù)的計算是基于與1964均勻色空間中的色差矢量長度的比較，即色偏移的量[4]，具體分為以下兩步計算；

（a）計算標準照明體A作模擬光源輸入，經(jīng)鏡片后輸出光譜的CIE1931xy色品坐標xk,yk，計算公式為[3]：

式中：

SX(λ)——參考照明體X的相對光譜輻射度；

（b）色品坐標為xk,yk的光譜設為待測光源，分別按照GB/T 5702方法計算該標準中規(guī)定的i=1～8檢驗色樣的特殊顯色指數(shù)R1～R8。此步最為復雜，細分為以下5步：

一、yk,i，yr,i和xk,i，yk,i的計算

公式（1）、（2）可以轉變?yōu)橐韵聝墒絒6]：

式中：

φX(λ)——參考照明體X的色刺激函數(shù)；

由公式（7）、（8）知，1～8號檢驗色樣在參考光源和待測光源照明體的CIE1931xy色品坐標xr,i，yr,i和xk,i，yk,i的計算，關鍵在于計算對應光源的色刺激函φr,i(λ)、φk,i(λ)。蔣毅平等人[7,8]的計算方法中便無此計算的相關介紹。隱形眼鏡顯色指數(shù)計算亦不同于其他光源，計算φr,i(λ)時，檢驗色樣為反射物體，根據(jù)GB/T 3977 6.3.2.1，φr,i(λ)=Ri(λ)Sr(λ)，Ri(λ)為物體的光譜輻亮度因數(shù)，可查詢GB/T 5702表2，SA(λ)可查詢GB/T 3978。計算φk,i(λ)時，φk,i(λ)=Ri(λ)Sk(λ)，Sk(λ)=Sr(λ)τ(λ)，同法查詢各數(shù)據(jù)，即可求得φk,i(λ)。

二、1931xy色品坐標轉換為1960UCS色品坐標

將兩光源下的色品坐標yk,i、yr,i及xk,i、yk,i，轉換成1960ur,i、vr,i及uk,i、vk,i坐標，計算公式見（3）和（4）。

三、待測光源的色適應色品位移修正

由于在待測光源和參考光源照明條件下色適應的狀態(tài)不同，需要對待測光源做色適應色品位移的修正。由式（7）和式（8），計算色適應色品位移修正值ck,i、dk,i，由(9）、(10)以及步驟a)中數(shù)據(jù)，求出修正后的1960色坐標u′k,i、v′k,i，做色適應品位修正后，被測光源移動至參考光源，u′k=ur，v′k=vr[5]，GB/T 5702中未做此解釋，導致此步計算較難。

四、將u、v、Y轉換成U*、V*、W*均勻色空間坐標值

U*、V*、W*的計算詳見（11）、（12）、（13）式，此處關鍵是計算檢驗色樣在參考光源和待測光源的CIE 1931 XYZ三刺激Yr,i、Yk,i，GB/T 5702亦未介紹其求解過程。根據(jù)GB/T 26180，三刺激值Yr,i、Yk,i必須歸一化，使Yk=Yr=100,可由（14）式求歸一化系數(shù)，由（15）式即可求Yr,i、Yk,i，從而求出各均勻色空間坐標值。

做色適應品位修正后，U′k=Uk，V′k=Vk

五、一般顯色指數(shù)的計算

由（16）（17）式求出1-8號檢驗色樣在參考光源和待測光源下的色差ΔEi，及各檢驗色樣的特殊顯色指數(shù)Ri，1～8號檢驗色樣特殊顯色指數(shù)的算術平均值即為一般顯色指數(shù)Ra。

以上是以標準照明體A為例進行顯色指數(shù)的計算方法，照明體D50以及照明體D75步驟類似，只是照明體的相對光譜功率分布SX(λ)發(fā)生變化。其中參考光源的相關結果只和其相對光譜功率分布有關，并不會因隱形眼鏡不同而發(fā)生變化，因此每次試驗只需計算待測光源的相關參數(shù)。

3.色覺影響分析和評價

色覺影響分析采用顯色指數(shù)進行評價，在GB 11417.3中要求“光學區(qū)著色接觸鏡應進行戴鏡后色覺是否滿足日常應用的分析和評價”，此要求涉及到兩個問題：

（1）光學區(qū)著色接觸鏡包括哪些。光學區(qū)即鏡片基弧所及的范圍，即有屈光力的鏡片區(qū)域。本文作者也咨詢過該標準的制定人員，即中心區(qū)著色的接觸鏡都需要進行檢測，多指單一著色的透明鏡片，而非此前很多企業(yè)理解的彩色鏡片。

（2）顯色指數(shù)達到多少，才能滿足日常應用。光源的顯色指數(shù)是待測光源與參考光源下物體顏色相符程度的量度[9]，對于隱形眼鏡，則是評價參考光源透過鏡片后的輻射光(待測光源)，與不經(jīng)過鏡片的參考光源下物體顏色相符的程度，顯色指數(shù)越高，則證明對顏色的還原性越好[10]，鏡片對色覺的影響越小。但顯色指數(shù)達到多少，才能滿足日常應用，這點在國標中并未給出相應的技術指標。顯色指數(shù)是由色差計算得到，色差ΔEi=1時稱為1個NBS(美國國家標準局的縮寫)，NBS與人眼感覺色差的程度詳見表1[11]，由表1可知，當顯色指數(shù)低于93時，當人眼感覺色差程度達到“可察覺”時，色差正好達到人眼的視覺閾限。

在日常檢測過程中發(fā)現(xiàn)，大部分光學區(qū)著色隱形眼鏡顯色指數(shù)可達95以上，表2是一些隱形眼鏡產(chǎn)品的顯色指數(shù)測試值，企業(yè)可以根據(jù)自己的產(chǎn)品及以上人眼感覺色差程度的分析來設定各隱形眼鏡的顯色指數(shù)。

表1. 人眼感覺色差程度與顯色指數(shù)

表2. 各隱形眼鏡的顯色指數(shù)

4.結論

以上可看出，顯色指數(shù)的計算過程繁瑣，涉及較多的變量和公式，也運用多個相關的國家標準，本文整合和細化計算過程，通過查閱文獻及試驗確定顯色指數(shù)閾值，有助于產(chǎn)品上市檢測制定標準。

[1] GB/T 11417.3-2012《眼科光學 接觸鏡 第3部分 軟性接觸鏡》

[2] GB/T 11417.5-2012《眼科光學 接觸鏡 第5部分 光學性能試驗方法》

[3] 中華人民共和國標準 GB/T 5702-2003《光源顯色性評價方法》.

[4] 中華人民共和國標準 GB/T 26180-2010《光源顯色性的表示和測量方法》.

[5] 中華人民共和國標準 GB/T 3978-2008《標準照明體和幾何條件》.

[6] 中華人民共和國標準 GB/T 3977-2008《顏色的表示方法》.

[7] 蔣毅平. 顯色指數(shù)的原理和基本計算.

[8] 熊利民, 霍超, 陳為群. 光源顏色特性的測量和計算方法.計量技術,2005,4：24.

[9] 劉義成. 光源的顯色性與顯色指數(shù), 電子器件, 2000,23(1)：46

[10] 譚力,劉玉玲,余飛鴻. 光源顯色性的計算方法,2004, 26(4)：42.

[11] 于麗杰,李德勝,王躍宗. 基于可視色差與區(qū)域生長的彩色圖像分割. 微計算機信息，2010,26(4-1)：13.

Method for the Computing of Color-rendering Index of Contact Lens and Evaluation on Color Vision Infuence

YANG Li-ping LIU Zhen-zhen LIU Wan-jun Guangdong Medical Devices Quality Surveillance and Test Sanshui Center (Foshan 528137)

Color-rendering index is the parameter using for evaluating the color vision infuence of contact lens. The process of computing of color-rendering index of contact lens is very complicated. The detailed computing process wasn’t given in GB 11417.5-2012 and reported in relative literatures. It will be introduced in detail in this article. The color-rendering index of different contact lens were determined and compared, so to help to evaluation on color vision infuence of contact lens.

contact lens, color-rendering index, evaluation on color vision infuence

1006-6586(2016)11-0074-04

TH786

A

2016-09-12

楊麗萍，碩士，醫(yī)療器械工程師，主要從事隱形眼鏡檢測。