RU2819365C1

RU2819365C1 - Method of reducing eye strain

Info

Publication number: RU2819365C1
Application number: RU2023109659A
Authority: RU
Inventors: Денис Викторович Вилисов
Original assignee: Денис Викторович Вилисов
Filing date: 2023-04-15
Publication date: 2024-05-17

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention relates to the field of vision hygiene and can be used when using digital information display screens. User's eyes during viewing of information from the screen are irradiated with a semiconductor source of ultraviolet-blue radiation in the wavelength range from 360 to 420 nm with energy illumination from 2 to 20 % of energy illumination of user eyes from screen, as well as a source of infrared radiation with wavelength range from 720 to 1700 nm. Source used is an incandescent lamp or a semiconductor radiation source with energy illumination from 2 to 80 % of energy illumination of the user's eyes from the screen.

EFFECT: method provides reducing visual strain from screens, increasing perceived contrast and colour saturation.

3 cl, 3 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к области гигиены зрения, в частности к способам с использованием комбинированного инфракрасного и ультрафиолетового излучения и может применяться при использовании экранов отображения цифровой информации, в которых свечение пикселей вызывается либо подсветкой с использованием неорганических полупроводников, либо непосредственным свечением полупроводников (далее - экран), а также может избирательно применяться к полупроводниковым, газоразрядным и прочим источникам искусственного освещения. Появление экранов мониторов и светодиодного освещения вызвало большое число жалоб на повышенное зрительное напряжение, боль в глазах, характерные для синдрома «сухого глаза», и прочие недомогания, которые далее будут объединены термином «зрительное напряжение». Синдром «сухого глаза» является одним из проявлений негативных воздействий экранов мониторов и устройств совместно с полупроводниковым освещением, имеющих диапазон излучения в видимой области от 420 до 720 нм.The invention relates to the field of visual hygiene, in particular to methods using combined infrared and ultraviolet radiation and can be used when using digital information display screens in which the glow of the pixels is caused either by illumination using inorganic semiconductors, or by the direct glow of semiconductors (hereinafter referred to as the screen), and can also be selectively applied to semiconductor, gas-discharge and other artificial lighting sources. The advent of monitor screens and LED lighting has caused a large number of complaints about increased visual tension, eye pain characteristic of dry eye syndrome, and other ailments that will be further combined under the term “visual strain.” Dry eye syndrome is one of the manifestations of the negative effects of monitor screens and devices together with semiconductor lighting, which have a radiation range in the visible region from 420 to 720 nm.

Известно, что из видимого человеком спектра, в том числе и от светодиодных источников, имеющих основную полосу излучения полупроводникового кристалла в диапазоне от 420 до 460 нм, наиболее вредным для сетчатки глаза считается синий свет, вызывающий повышенное зрительное напряжение, связанное с биохимическими процессами в сетчатке глаза. Производители мониторов и прочих устройств отображения с экранами указанного типа предлагают использовать режим снижения синего света, корректируя цветовую температуру с помощью специального режима «комфорта для глаз». Отрицательной чертой данного режима является недостаточное уменьшение зрительного напряжения и нарушение корректной цветопередачи экрана.It is known that from the spectrum visible to humans, including from LED sources, which have the main emission band of a semiconductor crystal in the range from 420 to 460 nm, blue light is considered the most harmful to the retina of the eye, causing increased visual tension associated with biochemical processes in the retina eyes. Manufacturers of monitors and other display devices with screens of this type offer the use of a blue light reduction mode, adjusting the color temperature using a special “eye comfort” mode. A negative feature of this mode is the insufficient reduction of visual strain and disruption of the correct color rendition of the screen.

Известен ряд средств, направленных на снижение зрительного напряжения и создания комфорта при работе с экранными устройствами. Так известно применение очков, сферопризматические линзы которых снабжены светофильтрами, избирательно отсекающими только ультрафиолетово-синюю часть спектра (патент RU 182007, опубл. 31.07.2018). Данное средство реализует режим снижения синего света от экрана монитора пассивным способом и практически является аналогом управляемого пользователем режима снижения синего, применяемого в большинстве современных экранов. There are a number of known means aimed at reducing visual strain and creating comfort when working with screen devices. Thus, the use of glasses is known, the spheroprismatic lenses of which are equipped with light filters that selectively cut off only the ultraviolet-blue part of the spectrum (patent RU 182007, published on July 31, 2018). This tool implements a mode for reducing blue light from the monitor screen in a passive way and is practically an analogue of the user-controlled blue light reduction mode used in most modern screens.

Известно использование стимулирующего моргание человеческого глаза устройства в виде рамки, расположенной по периметру монитора компьютера, оснащенную светодиодами с возможностью изменения параметров излучаемого света с заданной периодичностью (патент RU 168044, опубл. 17.01.2017). В указанном устройстве используется видимая часть спектра, что отвлекает пользователя от информации, воспроизводимой на экране, и мешает сосредоточенной работе. It is known to use a device that stimulates the blinking of the human eye in the form of a frame located around the perimeter of a computer monitor, equipped with LEDs with the ability to change the parameters of the emitted light at a given frequency (patent RU 168044, published on January 17, 2017). This device uses the visible part of the spectrum, which distracts the user from the information displayed on the screen and interferes with concentrated work.

Известно решение, направленное на улучшение восприятия при просмотре (патент US20100091193, опубл. 15.04.2010). В данном решении используют систему внешней подсветки для устройства отображения Ambilight от производителя Koninkl Philips Electronics, которая содержит один или два П-образных световода, ножки которых пространственно соответствуют трем или четырем сторонам экрана дисплея. При этом источники света освещают фоновую поверхность позади телевизора или расположены вокруг экрана дисплея и излучают свет вперед или источники света освещают прямо или косвенно темную область между пиксельной областью экрана дисплея и передней частью системы освещения. Известное решение применяется для достижения большей вовлеченности пользователя в просмотр изображений с использованием видимого света для создания визуальных эффектов и не оказывает заметного влияния на зрительное напряжение. A known solution is aimed at improving viewing perception (patent US20100091193, published 04/15/2010). This solution uses an ambient illumination system for the Ambilight display device from the manufacturer Koninkl Philips Electronics, which contains one or two U-shaped light guides, the legs of which spatially correspond to three or four sides of the display screen. In this case, the light sources illuminate the background surface behind the TV or located around the display screen and emit light forward, or the light sources directly or indirectly illuminate the dark area between the pixel area of the display screen and the front of the lighting system. The known solution is used to achieve greater user involvement in viewing images using visible light to create visual effects and does not have a noticeable effect on eyestrain.

Также известно использование системы светодиодных ламп с улучшенным качеством света (патент US9046227, опубл. 02.06.2015). Известная система имеет в составе светоизлучающих полупроводниковых элементов кристаллы с излучением от 390 до 430 нм. Изобретение относится к области общего освещения с помощью светодиодных (LED) ламп и, более конкретно, к технологиям для светодиодных ламп с улучшенным качеством света. Основной задачей изобретения является получение света, который позволяет повторить белизну облучаемого образца в сравнении с эталонным источником света (лампа накаливания). Примененный диапазон излучения позволяет несколько улучшить комфортность использования данного источника освещения в сравнении с светодиодным светом обычного качества с полосой излучения более 420 нм. It is also known to use a system of LED lamps with improved light quality (patent US9046227, published 06/02/2015). The known system contains light-emitting semiconductor elements with crystals emitting from 390 to 430 nm. The invention relates to the field of general lighting using light-emitting diode (LED) lamps and, more particularly, to technologies for LED lamps with improved light quality. The main objective of the invention is to obtain light that allows the whiteness of the irradiated sample to be repeated in comparison with a reference light source (incandescent lamp). The applied radiation range makes it possible to slightly improve the comfort of using this lighting source in comparison with conventional quality LED light with an emission band of more than 420 nm.

Задача настоящего изобретения заключается в создании способа снижения зрительного напряжения пользователей при работе с экранами, отображающими цифровую информацию, без нарушения корректной цветопередачи экрана с помощью визуально слаборазличимых источников излучения, не отвлекающих пользователя экрана ярким видимым светом.The objective of the present invention is to create a method for reducing the visual strain of users when working with screens displaying digital information, without disturbing the correct color rendering of the screen, using visually subtle radiation sources that do not distract the screen user with bright visible light.

Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в снижении зрительного напряжения при использовании экранных устройств, а также в визуальном повышении воспринимаемой контрастности и насыщенности цветов. The technical result achieved by the claimed invention is to reduce visual strain when using screen devices, as well as to visually increase the perceived contrast and color saturation.

Для решения поставленной задачи предлагается способ снижения зрительного напряжения, характеризующийся тем, что глаза пользователя в течение просмотра информации с экрана облучают источниками ультрафиолетового и инфракрасного излучения, причем в качестве источника ультрафиолетового излучения используют полупроводниковый источник излучения диапазона длин волн от 360 до 420 нм с энергетической освещенностью от 2 до 20% от энергетической освещенности глаз пользователя от экрана; в качестве источника инфракрасного излучения диапазона длин волн от 720 до 1700 нм используют лампу накаливания или полупроводниковый источник излучения с энергетической освещенностью от 2 до 80% от энергетической освещенности глаз пользователя от экрана.To solve this problem, a method for reducing visual strain is proposed, characterized by the fact that the user’s eyes are irradiated with ultraviolet sources while viewing information from the screen. and infrared radiation, and as a source of ultraviolet radiation a semiconductor radiation source with a wavelength range from 360 to 420 nm is used with an energy illumination from 2 to 20% of the energy illumination of the user’s eyes from the screen; An incandescent lamp or a semiconductor radiation source with an energy illumination from 2 to 80% of the energy illumination of the user's eyes from the screen is used as a source of infrared radiation in the wavelength range from 720 to 1700 nm.

Способ может включать использование электронно-вычислительного устройства, управляющего мощностью источников излучения пропорционально энергетической освещенности глаз пользователя от экрана. The method may include the use of an electronic computing device that controls the power of radiation sources in proportion to the energy illumination of the user's eyes from the screen.

Способ может включать использование стекла Вуда, прозрачного для ультрафиолетового диапазона излучения и непрозрачного для видимого света диапазона длин волн от 420 до 720 нм, располагаемого на источнике ультрафиолетового излучения, а также использование инфракрасного фильтра, прозрачного для инфракрасного диапазона излучения и непрозрачного для видимого света диапазона длин волн от 420 до 720 нм, располагаемого на источнике инфракрасного излучения.The method may include the use of Wood glass, transparent to the ultraviolet radiation range and opaque to visible light in the wavelength range from 420 to 720 nm, located on the ultraviolet radiation source, as well as the use of an infrared filter, transparent to the infrared radiation range and opaque to visible light. waves from 420 to 720 nm, located on the source of infrared radiation.

Заявленный способ позволяет снизить зрительное напряжение пользователя за счет дополнения спектрального состава излучения экрана до уровня естественного дневного спектра излучения полосы от 360 до 1700 нм.The claimed method makes it possible to reduce the user's visual strain by adding the spectral composition of the screen radiation to the level of the natural daytime radiation spectrum of the band from 360 to 1700 nm.

Свет, излучаемый экранами и полупроводниковыми источниками освещения отличается от спектра люминесцентных, галогеновых, газоразрядных ламп и естественного дневного освещения полным отсутствием спектрального диапазона от 360 до 420 нм. В свою очередь светодиоды, применяемые в экранах, излучают на длинах волн более 420 нм. The light emitted by screens and semiconductor lighting sources differs from the spectrum of fluorescent, halogen, gas-discharge lamps and natural daylight by the complete absence of the spectral range from 360 to 420 nm. In turn, LEDs used in screens emit at wavelengths greater than 420 nm.

Известно, что переход зрения человека из дневного в ночное начинается при освещенности менее 100 люкс и характеризуется расширением зрачка, уменьшением глубины резкости, визуальным потускнением цветов и снижением контрастности. По этой причине освещенность рабочих мест с постоянным пребыванием персонала должна составлять как минимум 200 люкс. При этом отмечено, что освещенности в 200 люкс, получаемой от полупроводниковых источников освещения, недостаточно для поддержания полностью дневного зрения, о чем свидетельствует возникновение вышеупомянутых характеристик перехода в ночное зрение. Остальные источники освещения, излучающие в том числе и диапазон от 360 до 420 нм, не имеют такой особенности при прочих равных условиях. Таким образом, при использовании полупроводниковых источников освещения и экранов, в зрительное восприятие вовлекается родопсин палочек сетчатки глаза, ответственный за ночное зрение, что вызывает повышенное зрительное напряжение связанное, в частности, с ухудшением визуального восприятия. It is known that the transition of human vision from daytime to nighttime begins at illumination less than 100 lux and is characterized by pupil dilation, decreased depth of field, visual fading of colors and decreased contrast. For this reason, the illumination of workplaces with permanent personnel must be at least 200 lux. It is noted that the illumination of 200 lux obtained from semiconductor lighting sources is not enough to maintain full day vision, as evidenced by the occurrence of the above-mentioned transition characteristics to night vision. Other light sources, including those emitting in the range from 360 to 420 nm, do not have this feature, all other things being equal. Thus, when using semiconductor lighting sources and screens, rhodopsin of the retinal rods, responsible for night vision, is involved in visual perception, which causes increased visual stress associated, in particular, with a deterioration in visual perception.

Кроме того, для восполнения запасов родопсина палочек сетчатки глаза, при отсутствии спектральной составляющей от 360 до 420 нм, активно расходуется ретинол (витамин А). При этом известно [1, 2], что родопсин после поглощения фотона диапазона длин волн от 440 до 550 нм переходит в форму Meta I, которая находится в равновесии с формой Meta II и постепенно разлагается из нее в ретиналь, ядовитый для сетчатки глаза. Избыток ретиналя приводит к гибели палочек сетчатки и вызывает болевые ощущения в глазах, что воспринимается как зрительное напряжение. При этом выявлено, что облучение диапазоном излучения в области от 360 до 420 нм переводит использованный родопсин в форму Meta III, которая является формой хранения родопсина. Облучение фотонами от 360 до 420 нм предотвращает образование ядовитого ретиналя из формы Meta II и исключает необходимость создания родопсина из ретинола. Таким образом, границы диапазона излучения от 360 до 420 нм обоснованы областью поглощения родопсина формы Meta II, под воздействием которого образуется форма Meta III, поддерживающая запасы родопсина в сетчатке глаза.In addition, to replenish the reserves of rhodopsin in the rods of the retina, in the absence of a spectral component from 360 to 420 nm, retinol (vitamin A) is actively consumed. It is known [1, 2] that rhodopsin, after absorbing a photon in the wavelength range from 440 to 550 nm, goes into the Meta I form, which is in equilibrium with the Meta II form and gradually decomposes from it into retinal, which is toxic to the retina. Excess retinal leads to the death of retinal rods and causes pain in the eyes, which is perceived as visual strain. It was revealed that irradiation with a radiation range in the region from 360 to 420 nm converts used rhodopsin into the Meta III form, which is the storage form of rhodopsin. Irradiation with photons between 360 and 420 nm prevents the formation of toxic retinal from the Meta II form and eliminates the need to create rhodopsin from retinol. Thus, the boundaries of the emission range from 360 to 420 nm are justified by the absorption region of rhodopsin of the Meta II form, under the influence of which the Meta III form is formed, which maintains rhodopsin reserves in the retina.

Дополнительными доказательствами положительного влияния указанного диапазона излучения является выявленное снижение прогрессирования миопии у пациентов, носящих контактные линзы и очки с повышенным по сравнению с другими светопропусканием в области диапазона менее 400 нм [3], а также снижение прогрессирование миопии, благодаря нахождению на открытом воздухе [4].Additional evidence of the positive effect of this range of radiation is the identified decrease in the progression of myopia in patients wearing contact lenses and glasses with increased light transmission in the range of less than 400 nm compared to others [3], as well as a decrease in the progression of myopia due to being in the open air [4 ].

Говоря о влиянии инфракрасного излучения на снижение зрительного напряжения, следует отметить, что под воздействием излучения инфракрасного (далее - ИК) диапазона происходит активация регенерации тканей и ускорение биохимических реакций, о чем свидетельствуют данные о терапии глаз ИК-излучением. Ближнее ИК-излучение может проникать в ткани глаза и способствовать восстановлению нейронов при интоксикации метанолом, травме и невропатии зрительного нерва, повреждениях и пигментации сетчатки, а также дегенерации желтого пятна. ИК-излучение также может помочь мозгу восстановиться после инсульта, черепно-мозговой травмы и нейродегенерации [5]. Учитывая это, а также тот факт, что около половины солнечной энергии распределено в области инфракрасных лучей с длиной волны более 720 нм, сделан вывод о необходимости наличия воспринимаемом глазом человека спектре ИК-составляющей с длиной волны от 720 до 1700 нм для нормальной работы зрения, в том числе для снижения зрительного напряжения, что было подтверждено проведенным физиологическим экспериментом. Граница выбранного ИК-диапазона обусловлена тем, что около 80% энергии ИК-спектра естественного дневного света сосредоточено в этом диапазоне.Speaking about the effect of infrared radiation on reducing visual strain, it should be noted that under the influence of infrared (hereinafter referred to as IR) radiation, tissue regeneration is activated and biochemical reactions are accelerated, as evidenced by data on eye therapy with IR radiation. Near-infrared radiation can penetrate eye tissue and promote neuronal repair in cases of methanol intoxication, optic nerve injury and neuropathy, retinal damage and pigmentation, and macular degeneration. Infrared radiation can also help the brain recover from stroke, traumatic brain injury, and neurodegeneration [5]. Considering this, as well as the fact that about half of the solar energy is distributed in the region of infrared rays with a wavelength of more than 720 nm, it was concluded that it is necessary to have an IR component spectrum with a wavelength from 720 to 1700 nm perceived by the human eye for normal vision function, including to reduce visual tension, which was confirmed by a physiological experiment. The limit of the selected IR range is due to the fact that about 80% of the energy of the IR spectrum of natural daylight is concentrated in this range.

Заявленные диапазоны энергетической освещенности источников ультрафиолетового и инфракрасного излучения обоснованы следующим.The declared ranges of energy illumination of sources of ultraviolet and infrared radiation are justified as follows.

На основании данных о естественном соотношении энергетической освещенности в области от 360 до 420 нм и от 720 до 1700 нм к энергетической освещенности в видимой части солнечного спектра [6] выявлено, что соотношение энергетической освещенности от источников диапазона от 360 до 420 нм и источников диапазона ИК (лампы накаливания или полупроводникового источника) от 720 до 1700 нм к энергетической освещенности от экрана монитора должно составлять от 2 до 20% и от 2 до 80% соответственно. С учетом того, что экран монитора копирует отраженное от предметов излучение, указанное соотношение энергетической освещенности от источников ультрафиолетового и инфракрасного излучения к энергетической освещенности от экрана позволяет повторить спектральную характеристику и энергетические показатели отраженного естественного дневного света, а также регулировать энергетические показатели источников в соответствии с цветовой температурой изображения и балансом цветов на экране в естественном для человека диапазоне энергетической освещенности. Большая разница между минимальной и максимальной энергетической освещенностью от источников ультрафиолетового и инфракрасного излучения обусловлена тем, что глаза более приспособлены к восприятию отраженного света, показатели которого существенно зависят от цвета и отражательной способности поверхности на соответствующей длине волны. На основании данных о яркости экранов мониторов был произведен расчет светобиологической безопасности предлагаемого способа по методикам IEC 62471:2006. Расчет показывает, что при беспрерывном 8-часовом использовании способа, глаза пользователя получат светобиологическое воздействие в несколько десятков раз меньше, чем максимально допустимый безопасный уровень. Based on data on the natural ratio of energy illumination in the region from 360 to 420 nm and from 720 to 1700 nm to energy illumination in the visible part of the solar spectrum [6], it was revealed that the ratio of energy illumination from sources in the range from 360 to 420 nm and sources in the IR range (incandescent or semiconductor source) from 720 to 1700 nm to the irradiance from the monitor screen should be from 2 to 20% and from 2 to 80%, respectively. Taking into account the fact that the monitor screen copies radiation reflected from objects, the specified ratio of energy illumination from sources of ultraviolet and infrared radiation to energy illumination from the screen allows you to repeat the spectral characteristics and energy indicators of reflected natural daylight, as well as adjust the energy indicators of sources in accordance with the color image temperature and color balance on the screen in the natural range of energy illumination for humans. The large difference between the minimum and maximum energy illumination from sources of ultraviolet and infrared radiation is due to the fact that the eyes are more adapted to perceive reflected light, the indicators of which significantly depend on the color and reflectivity of the surface at the corresponding wavelength. Based on data on the brightness of monitor screens, the photobiological safety of the proposed method was calculated according to the methods of IEC 62471:2006. Calculations show that with continuous 8-hour use of the method, the user’s eyes will receive photobiological exposure several tens of times less than the maximum permissible safe level.

Указанное выше соотношение энергетических освещенностей от источников от 360 до 420 нм и от 720 до 1700 нм к энергетической освещенности от экрана основано на естественном для дневного солнечного света спектральном составе и его относительных энергетических показателях с учетом возможных колебаний излучения экрана, зависящих от воспроизводимых цветов. Так, при низкой относительной интенсивности красной части спектра интенсивность инфракрасной части также должна быть снижена. Интенсивность излучения диапазона от 360 до 420 нм соответствует интенсивности синей части спектра. При этом в ходе физиологического эксперимента замечено, что нарушение пределов указанных соотношений энергетических освещенностей приводит к росту зрительного напряжения.The above ratio of irradiance from sources from 360 to 420 nm and from 720 to 1700 nm to irradiance from the screen is based on the natural spectral composition of daytime sunlight and its relative energy indicators, taking into account possible fluctuations in screen radiation depending on the reproduced colors. Thus, with a low relative intensity of the red part of the spectrum, the intensity of the infrared part should also be reduced. The radiation intensity in the range from 360 to 420 nm corresponds to the intensity of the blue part of the spectrum. At the same time, during a physiological experiment, it was noticed that violation of the limits of the specified ratios of energy illumination leads to an increase in visual tension.

В современном уровне техники созданы полупроводниковые излучатели, отвечающие задачам предлагаемого способа как в диапазоне от 360 до 420 нм, так и в диапазоне от 720 до 1700 нм. Для блокирования засветки в видимом диапазоне от 420 нм можно применять стекло Вуда, а для блокирования видимого диапазона с длиной волны менее 720 нм - инфракрасный фильтр. In the current state of technology, semiconductor emitters have been created that meet the objectives of the proposed method both in the range from 360 to 420 nm and in the range from 720 to 1700 nm. Wood glass can be used to block light in the visible range from 420 nm, and an infrared filter can be used to block visible light with a wavelength less than 720 nm.

Заявленное изобретение иллюстрируется:The claimed invention is illustrated:

фиг. 1 – где изображена спектральная характеристика экрана, дополненная излучением устройства, реализующего пример 1, при этом 1 – спектр излучения экрана монитора, 2 – отфильтрованный через стекло Вуда спектр излучения источника диапазона от 360 до 420 нм, 3 – отфильтрованный через ИК-фильтр спектр излучения лампы накаливания от 720 до 1700 нм;fig. 1 – where the spectral characteristic of the screen is shown, supplemented by the radiation of the device implementing example 1, while 1 is the radiation spectrum of the monitor screen, 2 is the radiation spectrum of the source in the range from 360 to 420 nm filtered through Wood glass, 3 is the radiation spectrum filtered through an IR filter incandescent lamps from 720 to 1700 nm;

фиг. 2 – где изображена спектральная характеристика экрана, дополненная излучением устройства, реализующего пример 2, при этом 4 – спектр излучения экрана монитора, 5 – отфильтрованный через стекло Вуда спектр излучения источника диапазона от 360 до 420 нм, 6 – спектр излучения полупроводникового источника от 720 до 1700 нм;fig. 2 – where the spectral characteristic of the screen is shown, supplemented by the radiation of the device implementing example 2, while 4 is the radiation spectrum of the monitor screen, 5 is the radiation spectrum of the source in the range from 360 to 420 nm, filtered through Wood glass, 6 is the radiation spectrum of the semiconductor source from 720 to 1700 nm;

фиг. 3 – где изображен внешний вид устройства, реализующего пример 1, при этом 7 – корпус устройства с регулировкой наклона, 8 – источники излучения от 360 до 420 нм с фильтрующими (блокирующими) видимый свет стеклами Вуда, 9 – лампа накаливания с фильтром прозрачным для полосы от 720 до 1700 нм.fig. 3 – which shows the appearance of the device implementing example 1, while 7 – the body of the device with tilt adjustment, 8 – radiation sources from 360 to 420 nm with Wood’s filtering (blocking) visible light glasses, 9 – incandescent lamp with a filter transparent to the strip from 720 to 1700 nm.

Заявленный способ предполагает использование экрана устройства визуализации цифровых изображений и может быть осуществлен с использованием блока управления мощностью источников излучения, источника ультрафиолетового излучения с основной полосой излучения от 360 до 420 нм и источника инфракрасного излучения с длинами волн от 720 до 1700 нм. The claimed method involves the use of a digital image visualization device screen and can be carried out using a power control unit for radiation sources, an ultraviolet radiation source with a main radiation band from 360 to 420 nm and an infrared radiation source with wavelengths from 720 to 1700 nm.

Блок управления мощностью источников обоих диапазонов излучения учитывает показатели энергетической освещенности в соответствующих частях видимого спектра и динамически корректирует мощность источника каждого диапазона раздельно, получая сигнал либо от собственных датчиков, либо непосредственно от устройства визуализации посредством стандартных аппаратных средств. В случае применения нескольких источников излучения для каждого диапазона применяется блок управления мощностью с раздельным выходом на каждый источник. Блок управления мощностью размещают в одном корпусе с источниками излучения, в том числе и в случае, если источники излучения совмещены с устройством, содержащим экран. Заявленный способ может быть реализован посредством, например, следующих вариантов устройств.The power control unit for sources of both radiation ranges takes into account the irradiance indicators in the corresponding parts of the visible spectrum and dynamically adjusts the power of the source of each range separately, receiving a signal either from its own sensors or directly from the visualization device using standard hardware. In the case of using several radiation sources, a power control unit with separate output for each source is used for each range. The power control unit is placed in the same housing with the radiation sources, including if the radiation sources are combined with a device containing a screen. The claimed method can be implemented using, for example, the following device options.

Пример 1 Example 1

Способ снижения зрительного напряжения реализуют посредством источников излучения, раздельно подключенных к блоку управления мощностью, а именно: одного полупроводникового источника с основной полосой излучения от 360 до 420 нм и одной лампы накаливания. Также могут быть использованы более чем один полупроводниковый источник излучения от 360 до 420 нм (например, восемь) и более чем одна лампа накаливания (например, четыре). The method for reducing visual strain is implemented using radiation sources separately connected to the power control unit, namely: one semiconductor source with a main radiation band from 360 to 420 nm and one incandescent lamp. More than one 360 to 420 nm semiconductor radiation source (eg, eight) and more than one incandescent lamp (eg, four) may also be used.

Источники излучения размещают в одном корпусе с регулировкой направления, размещенном таким образом, чтобы излучение от них было направлено в область расположения глаз пользователя или на отражающую поверхность. Также источники излучения могут быть размещены в нескольких (например, в четырех) корпусах с регулировкой направления, размещенных таким образом, чтобы излучение от них было направлено в область расположения глаз пользователя или на отражающую поверхность. Кроме того, источники излучения могут быть размещены в одном корпусе с экраном визуализации цифровых изображений таким образом, чтобы излучение от них было направлено в область расположения глаз пользователя или на отражающую поверхность. Radiation sources are placed in one housing with adjustable direction, placed in such a way that the radiation from them is directed to the area where the user’s eyes are located or to a reflective surface. Also, radiation sources can be placed in several (for example, four) housings with direction control, placed in such a way that the radiation from them is directed towards the user’s eye area or onto a reflective surface. In addition, the radiation sources can be placed in the same housing with the digital image visualization screen in such a way that the radiation from them is directed towards the user's eye area or onto a reflective surface.

Блок управления мощностью размещают в корпусе с источниками излучения. Также указанный блок может быть размещен в любом другом корпусе (например, в корпусе устройства, содержащего экран визуализации изображений), может быть интегрирован в само устройство визуализации изображений (например, в монитор). Посредством указанного блока динамически управляют энергетической освещенностью источников излучения.The power control unit is placed in a housing with radiation sources. Also, the specified block can be placed in any other housing (for example, in the housing of a device containing an image visualization screen), and can be integrated into the image visualization device itself (for example, into a monitor). By means of the specified block, the energy illumination of the radiation sources is dynamically controlled.

Согласно заявленному способу, в течение просмотра информации с экрана глаза пользователя облучают источниками ультрафиолетового и инфракрасного излучения, указанными выше. According to the claimed method, while viewing information from the screen, the user's eyes are irradiated with the sources of ultraviolet and infrared radiation indicated above.

Пример 2 Example 2

Способ снижения зрительного напряжения реализуют посредством источников излучения, раздельно подключенных к блоку управления мощностью, а именно: одного полупроводникового источника с основной полосой излучения от 360 до 420 нм и одного полупроводникового источника с основной полосой излучения от 720 до 1700 нм. Также могут быть использованы более чем один полупроводниковый источник излучения от 360 до 420 нм (например, восемь) и более чем один полупроводниковый источник с основной полосой излучения от 720 до 1700 нм (например, шесть). The method for reducing visual strain is implemented through radiation sources separately connected to the power control unit, namely: one semiconductor source with a main radiation band from 360 to 420 nm and one semiconductor source with a main radiation band from 720 to 1700 nm. More than one semiconductor source from 360 to 420 nm (eg, eight) and more than one semiconductor source from 720 to 1700 nm (eg, six) may also be used.

При этом источники излучения могут быть размещены в одном корпусе с регулировкой направления, размещенном таким образом, чтобы излучение от них было направлено в область расположения глаз пользователя или на отражающую поверхность. Также источники излучения могут быть размещены в нескольких (например, в четырех) корпусах с регулировкой направления, размещенных таким образом, чтобы излучение от них было направлено в область расположения глаз пользователя или на отражающую поверхность. Кроме того, источники излучения могут быть размещены в одном корпусе с экраном визуализации цифровых изображений таким образом, чтобы излучение от них было направлено в область расположения глаз пользователя или на отражающую поверхность. Также источники излучения могут быть в составе излучающих пикселей или подсветки экрана отображения цифровой информации.In this case, the radiation sources can be placed in one housing with adjustable direction, placed in such a way that the radiation from them is directed to the area where the user’s eyes are located or to a reflective surface. Also, radiation sources can be placed in several (for example, four) housings with direction control, placed in such a way that the radiation from them is directed towards the user’s eye area or onto a reflective surface. In addition, the radiation sources can be placed in the same housing with the digital image visualization screen in such a way that the radiation from them is directed towards the user's eye area or onto a reflective surface. Also, radiation sources can be part of emitting pixels or the backlight of a digital information display screen.

Блок управления мощностью размещают в корпусе с источниками излучения. Также указанный блок может быть размещен в любом другом корпусе (например, в корпусе устройства, содержащего экран визуализации изображений), а также может быть интегрирован в само устройство визуализации изображений (например, в монитор). Посредством указанного блока динамически управляют энергетической освещенностью источников излучения.The power control unit is placed in a housing with radiation sources. Also, the specified block can be placed in any other housing (for example, in the housing of a device containing an image visualization screen), and can also be integrated into the image visualization device itself (for example, into a monitor). By means of the specified block, the energy illumination of the radiation sources is dynamically controlled.

Согласно заявленному способу, в течение просмотра информации с экрана глаза пользователя облучают источниками ультрафиолетового и инфракрасного излучения, указанными выше.According to the claimed method, while viewing information from the screen, the user's eyes are irradiated with the sources of ultraviolet and infrared radiation indicated above.

Для уменьшения визуального восприятия источников излучения могут быть применены светофильтры. Для диапазона от 360 до 420 нм может использоваться, например, стекло Вуда (ZWB1), прозрачное для данного диапазона и не прозрачное для диапазона более 420 нм. Для диапазона от 720 до 1700 нм может использоваться инфракрасный фильтр не прозрачный для области менее 720 нм и прозрачный для части красного и ИК-спектра, например, фильтр для ИК-фотографии Hoya Infrared R72.To reduce the visual perception of radiation sources, light filters can be used. For the range from 360 to 420 nm, for example, Wood glass (ZWB1), which is transparent for this range and opaque for the range above 420 nm, can be used. For the range from 720 to 1700 nm, an infrared filter can be used that is not transparent for the region below 720 nm and transparent for part of the red and IR spectrum, for example, the Hoya Infrared R72 filter for IR photography.

Проведен физиологический эксперимент, показывающий зависимость зрительного напряжения от наличия излучения диапазона от 360 до 420 нм и диапазона с длиной волны от 720 до 1700 нм при работе за экраном монитора с полупроводниковой подсветкой.A physiological experiment was conducted showing the dependence of visual tension on the presence of radiation in the range from 360 to 420 nm and in the range with a wavelength from 720 to 1700 nm when working behind a monitor screen with semiconductor backlighting.

Для этого испытуемый помещается перед экраном монитора работающего компьютера, и в течение времени его работы - восьми часов с перерывами (один перерыв в час на пять минут и один перерыв после четырех часов работы на один час) глаза испытуемого облучаются полупроводниковым источником, излучающим через светофильтр Вуда (ZWB1), с диапазоном от 360 до 420 нм с фиксированной энергетической освещенностью 8 % (0,008 Вт/м²) и источником инфракрасного излучения, а именно лампой накаливания, излучающей через светофильтр Hoya Infrared R72, с диапазоном от 720 до 1700 нм с фиксированной энергетической освещенностью 40% (0,05 Вт/м²) от энергетической освещенности глаз испытуемого от экрана. Для всех испытуемых настроен стандартный режим работы с экраном, а именно: освещенность от экрана составляет около 80 люкс, настройка цветовой температуры 6500°K, основные изображения – текстовые документы и таблицы, черный текст на белом фоне, тема оформления – стандартная для ПО MS Windows 10.To do this, the subject is placed in front of the monitor screen of a working computer, and during its operation - eight hours with breaks (one break per hour for five minutes and one break after four hours of work for one hour), the subject's eyes are irradiated with a semiconductor source emitting through a Wood filter (ZWB1), with a range from 360 to 420 nm with a fixed irradiance of 8% (0.008 W/m ² ) and a source of infrared radiation, namely an incandescent lamp emitting through a Hoya Infrared R72 filter, with a range from 720 to 1700 nm with a fixed energy illumination 40% (0.05 W/m ² ) of the energy illumination of the test subject’s eyes from the screen. For all subjects, the standard mode of working with the screen is set, namely: the illumination from the screen is about 80 lux, the color temperature setting is 6500°K, the main images are text documents and tables, black text on a white background, the design theme is standard for MS Windows software 10.

В качестве испытуемых была набрана тестовая группа профессиональных пользователей экранов компьютеров возрастом от 30 до 57 лет, проводящих за работой минимум 5 часов каждый рабочий день. У 100% испытуемых наблюдалось повышенное зрительное напряжение, проявляющееся, в основном, как вариации симптомов синдрома сухого глаза. A test group of professional computer screen users aged from 30 to 57 years old, who spend at least 5 hours working every working day, was recruited as subjects. 100% of subjects experienced increased visual tension, manifesting mainly as variations in the symptoms of dry eye syndrome.

В ходе эксперимента по 4-балльной шкале контролировались следующие симптомы глаз: жжение; ощущение инородного тела; боль; помутнение зрения; повышенная чувствительность к свету; слезотечение; покраснение белков глаз. Также количественно измерялись и сравнивались показатели возникновения усталости глаз, частоты моргания и желание тереть глаза. Кроме того, по 2-балльной шкале были проведены тесты на субъективное цветовосприятие и восприятие контрастности изображения с использованием слепого тестирования при применении облучения глаз и без.During the experiment, the following eye symptoms were monitored on a 4-point scale: burning; foreign body sensation; pain; blurred vision; increased sensitivity to light; lacrimation; redness of the whites of the eyes. The occurrence of eye fatigue, blinking frequency and urge to rub the eyes were also quantified and compared. In addition, tests were conducted on a 2-point scale for subjective color perception and image contrast perception using blind testing with and without ocular irradiation.

Получены следующие результаты по снижению симптомов: жжения на 85%; ощущения инородного тела на 87%; боли на 68%; помутнений зрения на 84%; повышенной чувствительности к свету на 60%; покраснение белков глаз на 54%. При этом для каждого испытуемого в отдельности общее суммарное снижение этих симптомов составило от 50 до 86%. Уменьшились количественные показатели частоты моргания на 26% и желания тереть глаза на 73%. Возникновение усталости глаз от работы стало возникать более чем в два раза позже. Улучшение субъективного цветовосприятия заметили 36% испытуемых, а субъективное улучшение контрастности восприятия изображения - 72%. The following results were obtained in reducing symptoms: burning sensation by 85%; foreign body sensations by 87%; pain by 68%; blurred vision by 84%; increased sensitivity to light by 60%; redness of the whites of the eyes by 54%. Moreover, for each subject individually, the overall total reduction in these symptoms ranged from 50 to 86%. The quantitative indicators of the frequency of blinking decreased by 26% and the desire to rub the eyes by 73%. The onset of eye fatigue from work began to occur more than twice as late. An improvement in subjective color perception was noticed by 36% of subjects, and a subjective improvement in the contrast of image perception - by 72%.

Таким образом, заявленное изобретение позволяет снизить зрительное напряжение при использовании экранных устройств, а также повысить воспринимаемую контрастность и насыщенность цветов. Thus, the claimed invention makes it possible to reduce visual strain when using screen devices, as well as increase the perceived contrast and color saturation.

Список непатентной литературы:List of non-patent literature:

[1] Eglof Ritter, Kerstin Zimmermann, Martin Heck, Klaus Peter Hofmann and Franz J. Bartl. Germany. [1] Eglof Ritter, Kerstin Zimmermann, Martin Heck, Klaus Peter Hofmann and Franz J. Bartl. Germany.

Transition of Rhodopsin into the Active Metarhodopsin II State Opens a New Light-induced Pathway Linked to Schiff Base Isomerization.Transition of Rhodopsin into the Active Metarhodopsin II State Opens a New Light-induced Pathway Linked to Schiff Base Isomerization.

THE JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY 04/2004 Vol. 279, No. 46, Issue of November 12, pp. 48102–48111, 2004, © 2004 by The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc. (p. 48104 - Fig. 1; p. 48111). https://cloud.mail.ru/public/wnad/Qst3rhJxJ THE JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY 04/2004 Vol. 279, No. 46, Issue of November 12, pp. 48102–48111, 2004, © 2004 by The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc. (p. 48104 - Fig. 1; p. 48111). https://cloud.mail.ru/public/wnad/Qst3rhJxJ

[2] Mohana Mahalingama, Karina Martínez-Mayorgab, Michael F. Brownc,1, and Reiner Vogela.[2] Mohana Mahalingama, Karina Martínez-Mayorgab, Michael F. Brownc,1, and Reiner Vogela.

Two protonation switches control rhodopsin activation in membranes. Two protonation switches control rhodopsin activation in membranes.

PNAS, November 18, 2008 vol. 105 no. 46, 17797 (p.17797, Fig. 2). https://cloud.mail.ru/public/vjDJ/vTXAA1FfR PNAS, November 18, 2008 vol. 105 no. 46, 17797 (p.17797, Fig. 2). https://cloud.mail.ru/public/vjDJ/vTXAA1FfR

[3] Hidemasa Torii, Toshihide Kurihara, Yuko Seko, Kazuno Negishi, Kazuhiko Ohnuma, Takaaki Inaba, Motoko Kawashima, Xiaoyan Jiang, Shinichiro Kondo, Maki Miyauchi, Yukihiro Miwa, Yusaku Katada, Kiwako Mori, Keiichi Kato, Kinya Tsubota, Hiroshi Goto, Mayumi Oda, Megumi Hatori, Kazuo Tsubota. Japan. [3] Hidemasa Torii, Toshihide Kurihara, Yuko Seko, Kazuno Negishi, Kazuhiko Ohnuma, Takaaki Inaba, Motoko Kawashima, Xiaoyan Jiang, Shinichiro Kondo, Maki Miyauchi, Yukihiro Miwa, Yusaku Katada, Kiwako Mori, Keiichi Kato, Kinya Tsubota, Hiroshi Goto , Mayumi Oda, Megumi Hatori, Kazuo Tsubota. Japan.

Violet Light Exposure Can Be a Preventive Strategy Against Myopia Progression Violet Light Exposure Can Be a Preventive Strategy Against Myopia Progression

EBioMedicine, VOLUME 15, P210-219, FEBRUARY 2017 (p. 217) https://cloud.mail.ru/public/nAVD/oCVg6E7Ny EBioMedicine, VOLUME 15, P210-219, FEBRUARY 2017 (p. 217) https://cloud.mail.ru/public/nAVD/oCVg6E7Ny

[4] Mingguang He, MD, PhD; Fan Xiang, MD, PhD; Yangfa Zeng, MD; Jincheng Mai, BSc; Qianyun Chen, MSc; Jian Zhang, MSc;Wayne Smith, MD, PhD; Kathryn Rose, PhD; Ian G. Morgan, PhD. China, 09/2015.[4] Mingguang He, MD, PhD; Fan Xiang, MD, PhD; Yangfa Zeng, MD; Jincheng Mai, BSc; Qianyun Chen, MSc; Jian Zhang, MSc;Wayne Smith, MD, PhD; Kathryn Rose, PhD; Ian G. Morgan, PhD. China, 09/2015.

Effect of Time Spent Outdoors at School on the Development of Myopia Among Children in China Effect of Time Spent Outdoors at School on the Development of Myopia Among Children in China

https://cloud.mail.ru/public/3GuM/EWnvv2VLdhttps://cloud.mail.ru/public/3GuM/EWnvv2VLd

[5] Qin Zhu, Shuyuan Xiao, Zhijuan Hua, Dongmei Yang, Min Hu, Ying-Ting Zhu, and Hua Zhong. Department of Ophthalmology, the First Affiliated Hospital of Kunming Medical University, Kunming 650031, China, 09/2020.[5] Qin Zhu, Shuyuan Xiao, Zhijuan Hua, Dongmei Yang, Min Hu, Ying-Ting Zhu, and Hua Zhong. Department of Ophthalmology, the First Affiliated Hospital of Kunming Medical University, Kunming 650031, China, 09/2020.

Near Infrared (NIR) Light Therapy of Eye Diseases: A Review https://cloud.mail.ru/public/XPtk/1gshj5xwJ Near Infrared (NIR) Light Therapy of Eye Diseases: A Review https://cloud.mail.ru/public/XPtk/1gshj5xwJ

[6] Lucien Wald. [6] Lucien Wald.

Basics in Solar Radiation at Earth SurfaceBasics in Solar Radiation at Earth Surface

MINES ParisTech, PSL Research University, O.I.E. – Observation, Impacts, Energy Center, France, 03/2018 (p. 32)MINES ParisTech, PSL Research University, O.I.E. – Observation, Impacts, Energy Center, France, 03/2018 (p. 32)

https://cloud.mail.ru/public/D98c/oLTyGKb7ghttps://cloud.mail.ru/public/D98c/oLTyGKb7g

Claims

1. A method for reducing visual strain, characterized in that the user’s eyes, while viewing information from the screen, are irradiated with sources of ultraviolet and infrared radiation, and as a source of ultraviolet radiation, a semiconductor radiation source is used with a wavelength range from 360 to 420 nm with an energy illumination from 2 to 20% of the irradiance of the user's eyes from the screen; An incandescent lamp or a semiconductor radiation source with an energy illumination from 2 to 80% of the energy illumination of the user's eyes from the screen is used as a source of infrared radiation in the wavelength range from 720 to 1700 nm.

2. The method according to claim 1, characterized in that it includes the use of an electronic computing device that controls the power of radiation sources in proportion to the energy illumination of the user’s eyes from the screen.

3. The method according to claim 1, characterized in that it includes the use of Wood glass, transparent to the ultraviolet radiation range and opaque to visible light in the wavelength range from 420 to 720 nm, located on the source of ultraviolet radiation, as well as the use of an infrared filter, transparent to infrared radiation range and opaque to visible light wavelength range from 420 to 720 nm, located on the infrared radiation source.