Ajustándose a los cambios de luz: el papel de las lentes electrocrómicas
Una nueva tecnología de lentes ayuda a los ojos a adaptarse de ambientes brillantes a oscuros.
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Tabla de contenidos
El ojo humano puede ver un amplio rango de niveles de luz, desde la luz brillante del sol hasta la luz tenue de un solo fotón. Esta habilidad se debe a dos tipos de células en nuestros ojos llamadas conos y bastones. Los conos funcionan bien con luz brillante y nos permiten ver colores, mientras que los bastones nos ayudan a ver en luz tenue.
Cuando pasamos de áreas brillantes a más oscuras, nuestros ojos necesitan tiempo para ajustarse. En lugares con mucha luz, nuestros ojos pueden manejar bastante luz, pero solo pueden gestionar un cambio más pequeño en los niveles de luz. Esto significa que cuando de repente pasamos de estar afuera en un día soleado a la oscuridad de un túnel o un edificio, puede ser difícil para nuestros ojos adaptarse. Este período de ajuste puede hacer que sea complicado ver objetos que no son muy brillantes, lo que puede ser estresante o incluso peligroso, especialmente al conducir.
El Papel del Tamaño de la Pupila
Una forma en que nuestros ojos se ajustan a diferentes niveles de luz es cambiando el tamaño de la pupila, la abertura en el centro del ojo. La pupila puede cambiar de alrededor de 2 a 8 milímetros de tamaño, lo que ayuda a controlar cuánta luz entra al ojo. Una pupila más grande permite que entre más luz, mientras que una más pequeña deja entrar menos. Este cambio ocurre bastante rápido, generalmente en una fracción de segundo. Sin embargo, nuestras células oculares también necesitan tiempo para ajustarse, lo que puede tardar más. Por ejemplo, puede tomar alrededor de 30 segundos para que los conos de nuestros ojos se ajusten a una disminución de luz de una unidad de brillo.
Debido a este retraso, cuando pasamos de áreas brillantes a oscuras, puede que no podamos ver bien por un corto tiempo. Esto puede ser especialmente problemático en situaciones como entrar a un túnel mientras conducimos o al entrar a un edificio en un día soleado. Para ayudar con este problema, muchos túneles modernos utilizan iluminación especial para ayudarnos a hacer la transición de forma suave de lo brillante a lo oscuro.
Soluciones para una Mejor Visión
Otra forma de ayudar a reducir la incomodidad visual durante estos cambios de luz es a través de lentes especiales. Las gafas de sol normales pueden bloquear demasiada luz y hacer que sea difícil ver en condiciones de luz más baja, por eso hay nuevos tipos de lentes llamados lentes electrocrómicos. Estos lentes pueden cambiar su tono según cuánta luz haya alrededor, lo que puede ayudar a prevenir el problema de cambio rápido de brillante a oscuro.
Sin embargo, estos lentes especiales pueden tardar tiempo en cambiar su tono, a menudo requiriendo unos segundos para ajustarse completamente. Esto significa que puede que no siempre funcionen cuando los necesitamos. La mejor solución debería proporcionar ajustes rápidos para ayudar a nuestros ojos a ver mejor durante cualquier cambio súbito de luz.
Probando Nuevas Tecnologías de Lentes
Para evaluar la efectividad de estos nuevos lentes y cómo funcionan con nuestra visión, se ha diseñado un nuevo método de prueba usando realidad virtual. Con la realidad virtual, los investigadores pueden simular diversas condiciones de luz, imitando situaciones donde la gente usualmente necesita ajustar su visión.
Durante la prueba, el sistema de realidad virtual puede cambiar el brillo muy rápido o lento para ver qué tan bien las personas pueden detectar objetos. Esto ayuda a entender qué lentes funcionan mejor durante cambios súbitos de luz. Los investigadores usaron un casco específico que controla la cantidad de luz mostrada, que ayuda a simular condiciones del mundo real.
En estas pruebas, los niveles de brillo pueden cambiar de manera controlada. Por ejemplo, un cambio rápido puede ser tres niveles de brillo en un corto período. Esto es similar a cómo puede sentirse al entrar a un túnel donde la luz disminuye de repente. Las pruebas evalúan qué tan rápido las personas pueden notar objetos en diferentes condiciones, comparando los resultados según si usan lentes normales, gafas de sol o los nuevos lentes electrocrómicos.
Resultados e Implicaciones
Los resultados de las pruebas mostraron que los Tiempos de detección para personas usando los nuevos lentes electrocrómicos eran más rápidos que para aquellos usando lentes normales o gafas de sol. Esto sugiere que estos lentes pueden ayudar a las personas a ver mejor al moverse de entornos brillantes a oscuros. Los participantes reportaron que la transición se sentía más fácil y cómoda al usar los lentes electrocrómicos en comparación con las gafas tradicionales.
En general, se encontró que los cambios en las condiciones de luz influyen en qué tan rápido nuestros ojos pueden reaccionar. Cuando la luz disminuye, se tarda más en notar objetos de bajo contraste, pero cuando la luz aumenta, el tiempo de reacción se mantiene constante sin importar el tipo de lente. Esto indica que nuestros ojos manejan los cambios brillantes de manera diferente a los oscuros.
La Necesidad de Más Investigación
Aunque los hallazgos son prometedores, se necesita más investigación para entender cómo se pueden usar mejor estos nuevos lentes en la vida cotidiana. Estudios futuros podrían beneficiarse al observar qué tan bien funcionan los lentes en diversas situaciones y entender las preferencias de los usuarios para ajustar su tono. Por ejemplo, podría ser útil saber si a la gente le gusta más los ajustes automáticos o si prefieren controlar el tono ellos mismos.
Además, examinar cómo reaccionan estos lentes a diferentes tipos de luz y ambientes podría ayudar a mejorar su efectividad. Los investigadores también podrían explorar diseños que permitan cambios más rápidos en el tono y una mejor adaptación a los cambios de luz.
Aplicaciones Cotidianas
Estos avances pueden tener implicaciones prácticas para muchas personas, especialmente aquellas que pasan mucho tiempo moviéndose entre espacios brillantes y oscuros, como conductores o trabajadores de construcción. Incorporar estas tecnologías en las gafas del día a día podría mejorar significativamente la seguridad y comodidad durante tales transiciones.
Además, entender cómo funcionan nuestros ojos en estas situaciones puede ayudar a crear mejores ayudas visuales para todos, incluyendo aquellos con peor visión. La meta es proporcionar soluciones que ayuden no solo para la comodidad, sino también para mejorar la capacidad visual general en diversas condiciones de luz.
Conclusión
El sistema visual humano es notable en su capacidad para adaptarse a diferentes condiciones de luz. Sin embargo, esta adaptabilidad puede ser un reto durante transiciones súbitas entre ambientes brillantes y oscuros. Tecnologías emergentes como los lentes electrocrómicos muestran potencial para ayudar en esta transición, permitiendo ajustes más rápidos y cómodos.
Con la investigación y las pruebas en curso, se espera que el futuro tenga soluciones aún mejor para mejorar nuestra visión en situaciones cotidianas. A medida que seguimos entendiendo más sobre cómo funcionan nuestros ojos, podemos desarrollar tecnologías más inteligentes que faciliten la adaptación a los cambios de luz, haciendo que sea más seguro y fácil para todos.
Título: Assessing visual performance during intense luminance changes in virtual reality
Resumen: During indoor-outdoor transitions humans encounter luminance changes beyond the functional range of the photoreceptors, leaving the individual at risk of overlooking harmful low-contrast objects until adaptation processes re-enable optimal vision. To study human visual performance during intense luminance changes, we propose a virtual reality based testbed. After linearization of the headsets luminance output, detection times were recorded for ten participants. The small (FWHM = 0.6 degree) low-contrast stimuli appeared randomly in one of four corners ({+/-}10 degree) after luminance changes of three magnitudes within 1 or 3 seconds. Significantly decreased detection times were observed for the conditions with simulated self-tinting lenses compared to lenses with fixed transmission rates after luminance decreases. In cases of luminance increases all detection times were similar. In conclusion, the proposed virtual reality testbed allows for studying vision during or after steep luminance changes and helps to design technical aids like self-tinting lenses. HighlightsThe HTC Vive headset provides a practicable luminance range of 3 magnitudes, allowing the simulation of indoor-outdoor transitions. Visual performance after steep luminance decreases was significantly better with simulated self-tinting spectacles reducing the encountered luminance step. Different transmission rates of the simulated lenses did not affect the detection times for small low-contrast stimuli after luminance increases.
Autores: Siegfried Wahl, N. Domdei, Y. Sauer, B. Hecox, A. Neugebauer
Última actualización: 2024-04-19 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.16.589684
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.16.589684.full.pdf
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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