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S'adapter aux changements de lumière : le rôle des lentilles électrochromiques

Une nouvelle technologie de lentilles aide les yeux à s'adapter des environnements lumineux aux environnements sombres.

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L'œil humain peut voir une large gamme de niveaux de lumière, du soleil éclatant à la lumière la plus faible d'un seul photon. Cette capacité est grâce à deux types de cellules dans nos yeux, appelées cônes et bâtonnets. Les cônes fonctionnent bien en pleine lumière et nous permettent de voir les couleurs, tandis que les bâtonnets nous aident à voir dans la pénombre.

Quand on passe d'endroits lumineux à des zones plus sombres, nos yeux ont besoin de temps pour s'ajuster. Dans les zones lumineuses, nos yeux peuvent gérer beaucoup de lumière, mais ils ne peuvent qu’accepter un changement plus petit en niveaux de lumière. Cela signifie que quand on passe brusquement de l'extérieur, par un jour ensoleillé, à l'obscurité d'un tunnel ou d'un bâtiment, il peut être difficile pour nos yeux de suivre. Cette période d'ajustement peut rendre la vision des objets peu lumineux compliquée, ce qui peut être stressant ou même dangereux, surtout en conduisant.

Le Rôle de la Taille de la pupille

Une des façons dont nos yeux s'ajustent à différents niveaux de lumière est en changeant la taille de la pupille, l'ouverture au centre de l'œil. La pupille peut varier d'environ 2 à 8 millimètres, ce qui aide à contrôler la quantité de lumière qui entre dans l'œil. Une pupille plus grande laisse entrer plus de lumière, tandis qu'une plus petite en laisse entrer moins. Ce changement se fait assez rapidement, généralement en une fraction de seconde. Cependant, nos cellules oculaires ont aussi besoin de temps pour s'ajuster, ce qui peut prendre plus de temps. Par exemple, il peut falloir environ 30 secondes pour que les cônes de nos yeux s'ajustent à une diminution de la lumière d'une unité de luminosité.

À cause de ce délai, quand on passe de zones lumineuses à sombres, on peut avoir du mal à voir pendant un court moment. Cela peut être particulièrement problématique dans des situations comme entrer dans un tunnel en conduisant ou marcher dans un bâtiment un jour ensoleillé. Pour aider à ce problème, beaucoup de tunnels modernes utilisent un éclairage spécial pour aider à la transition en douceur entre la lumière et l'obscurité.

Solutions pour une Meilleure Vision

Une autre façon de réduire l'inconfort visuel lors de ces changements de lumière est d'utiliser des lentilles spéciales. Les lunettes de soleil classiques peuvent bloquer trop de lumière et rendre difficile la visibilité dans des conditions de faible luminosité, c'est pourquoi il existe de nouveaux types de lentilles appelées lentilles électrochromiques. Ces lentilles peuvent changer leur teinte en fonction de la quantité de lumière environnante, ce qui peut aider à prévenir le problème de passage rapide d'un état lumineux à un état sombre.

Cependant, ces lentilles spéciales peuvent prendre du temps pour ajuster leur teinte, nécessitant souvent quelques secondes pour s'ajuster complètement. Cela signifie qu'elles ne fonctionnent pas toujours quand on en a besoin. La meilleure solution devrait permettre des ajustements rapides pour aider nos yeux à mieux voir lors de changements soudains de lumière.

Test de la Nouvelle Technologie de Lentilles

Pour évaluer l'efficacité de ces nouvelles lentilles et leur interaction avec notre vision, une nouvelle méthode de test a été conçue en utilisant la réalité virtuelle. Grâce à la réalité virtuelle, les chercheurs peuvent simuler diverses conditions d'éclairage, imitant des situations où les gens ont besoin d'ajuster leur vision.

Pendant le test, la configuration de la réalité virtuelle peut changer la luminosité très rapidement ou lentement pour voir à quel point les gens peuvent détecter des objets. Cela aide à comprendre quelles lentilles fonctionnent le mieux lors des changements soudains de lumière. Les chercheurs ont utilisé un casque spécifique qui contrôle la quantité de lumière affichée, ce qui aide à simuler les conditions du monde réel.

Dans ces tests, les niveaux de luminosité peuvent être modifiés de manière contrôlée. Par exemple, un changement rapide peut être trois niveaux de luminosité sur une courte période. C'est similaire à la sensation d'entrer dans un tunnel où la lumière diminue soudainement. Les tests évaluent à quelle vitesse les gens peuvent remarquer des objets dans différentes conditions, comparant les résultats en fonction de s'ils portent des lentilles classiques, des lunettes de soleil ou les nouvelles lentilles électrochromiques.

Résultats et Implications

Les résultats des tests ont montré que les Temps de détection pour les personnes portant les nouvelles lentilles électrochromiques étaient plus rapides que pour celles utilisant des lentilles classiques ou des lunettes de soleil. Cela suggère que ces lentilles peuvent aider les gens à mieux voir en passant d'environnements lumineux à sombres. Les participants ont rapporté que la transition était plus facile et plus confortable avec les lentilles électrochromiques par rapport aux lunettes traditionnelles.

En général, il a été constaté que les conditions d'éclairage changeantes influent sur la rapidité avec laquelle nos yeux peuvent réagir. Lorsque la lumière diminue, il faut plus de temps pour remarquer des objets à faible contraste, mais lorsque la lumière augmente, le temps de réaction reste stable, peu importe le type de lentille. Cela indique que nos yeux gèrent les changements lumineux différemment des changements sombres.

La Nécessité de Poursuivre la Recherche

Bien que les conclusions soient prometteuses, il est nécessaire de faire plus de recherches pour comprendre comment ces nouvelles lentilles peuvent être utilisées au mieux dans la vie quotidienne. Les études futures pourraient bénéficier de l'observation de l'efficacité des lentilles dans diverses situations et de la compréhension des préférences des utilisateurs pour ajuster leur teinte. Par exemple, il pourrait être utile de savoir si les gens préfèrent des ajustements automatiques ou s'ils aimeraient contrôler la teinte eux-mêmes.

De plus, examiner comment ces lentilles réagissent à différents types de lumière et à différents environnements pourrait aider à améliorer leur efficacité. Les chercheurs pourraient aussi explorer des designs qui permettent des changements plus rapides de teinte et une meilleure adaptation aux variations de lumière.

Applications Quotidiennes

Ces avancées peuvent avoir des implications pratiques pour beaucoup de gens, surtout pour ceux qui passent beaucoup de temps à naviguer entre des espaces lumineux et sombres, comme les conducteurs ou les travailleurs du bâtiment. Intégrer ces technologies dans les lunettes de tous les jours pourrait considérablement améliorer la sécurité et le confort lors de telles transitions.

En outre, comprendre comment nos yeux fonctionnent dans ces situations peut aider à créer de meilleurs aides visuels pour tout le monde, y compris pour ceux qui ont une vision plus faible. L'objectif est de fournir des solutions qui peuvent non seulement améliorer le confort mais aussi renforcer la capacité visuelle globale dans des conditions d'éclairage variées.

Conclusion

Le système visuel humain est remarquable dans sa capacité à s'adapter à différentes conditions de lumière. Cependant, cette adaptabilité peut être mise à l'épreuve lors des transitions soudaines entre des environnements lumineux et sombres. Les technologies émergentes comme les lentilles électrochromiques montrent un potentiel pour faciliter cette transition, permettant des ajustements plus rapides et plus confortables.

Avec la recherche et les tests en cours, on espère que l'avenir réserve des solutions encore meilleures pour améliorer notre vision dans des situations quotidiennes. Au fur et à mesure que nous continuons à comprendre comment fonctionnent nos yeux, nous pouvons développer des technologies plus intelligentes qui rendent l'adaptation aux changements de lumière plus facile et plus sûre pour tout le monde.

Source originale

Titre: Assessing visual performance during intense luminance changes in virtual reality

Résumé: 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.

Auteurs: Siegfried Wahl, N. Domdei, Y. Sauer, B. Hecox, A. Neugebauer

Dernière mise à jour: 2024-04-19 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.16.589684

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.16.589684.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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