Optica：新模型让照明设计更适合老化的眼睛

2026年10月13日

新模型为更适合衰老眼睛的照明设计提供依据

研究人员考虑了随年龄增长而发生的色觉变化，建模出能提升老年人色彩感知能力的照明方案

WASHINGTON — 研究人员开发出一种新的计算模型，考虑了衰老对我们眼睛辨别颜色能力的影响。该模型有助于指导照明设计，使老年人更容易感知颜色，同时保持具有正常色觉的人所期望的外观。

“随着年龄增长，眼内的晶状体逐渐变黄并吸收更多短波长光，这会使相似的颜色更难辨别，”来自中国复旦大学的研究团队负责人 Qi Dai 说。“我们将这些与年龄相关的变化纳入一个模型，该模型可用于指导白光照明所使用的光谱，即波长的混合，使老年人更容易感知颜色。”

在 Optica Publishing Group 期刊Optics Express中，来自复旦大学和OPPLE Lighting的研究人员报告了一项研究的结果，该研究使用新模型设计了考虑衰老眼睛如何感知颜色的照明光谱。在一组 70 岁及以上的成年志愿者中，与色温几乎相同的 LED 模拟 D50 日光参考相比，所得照明提高了颜色辨别能力，同时熟悉颜色看起来仍然自然。

“考虑色觉随年龄变化的照明可以帮助老年人在执行诸如阅读标签、分拣药物、判断食物或选择衣物等任务时保持信心和独立性，”Dai 说。“在家庭住宅或护理机构中，为衰老眼睛设计的照明可以在保留一般使用所需特性的同时支持老年用户。”

建模与年龄相关的色觉变化

传统的色彩质量测量方法通常使用人类色觉的数学表示。然而，这并未考虑由于晶状体变黄，眼睛对不同波长的敏感度如何随年龄变化。

“我们想弄清楚，能否利用关于视觉如何随年龄变化的新知识来指导白光设计，使其可测量地帮助老年人辨别颜色，同时保留传统照明的色彩质量要求，”Dai 说。“我们的工作在描述衰老视觉与设计支持它的照明之间提供了实用的联系。”

图注：研究人员开发了一种新的计算模型，考虑了眼睛如何随年龄变化。它有助于指导白光光谱的设计，以支持老年人的颜色辨别，同时保留传统白光和显色标准。图中所示颜色为概念性示意，并非对老年人视觉的校准模拟。D50 是一种标准化的日光参考，色温约为 5000 K，常用于评估颜色在类日光照明下的呈现效果。

图片来源：Qi Dai 和 Chengya Lu，复旦大学 

研究人员开发了一个模型，根据照明光的光谱、彩色物体反射的波长以及眼睛三种视锥细胞类型的年龄调整敏感度，来估计一个人辨别相似颜色的难易程度。

研究人员利用他们的模型评估了 11,541 种可能的光谱，这些光谱满足白光和显色性的标准要求，色温接近 5000 K，这是一种中性的、类似日光的白光。他们发现，看似相似的光谱在预测其对老年人辨别相近颜色能力的影响方面可能存在显著差异。

基于这一分析，研究人员选择了两种照明光谱：P1，经过优化以改善颜色辨别能力；P2，旨在兼顾颜色辨别与自然的色彩表现。对于建模的 85 岁观察者，P1 预计可恢复约 49% 的与年龄相关的颜色辨别能力损失，而 P2 可恢复约 36%。

从研究到照明解决方案

为了验证这些优化光谱是否有助于改善人的颜色辨别能力，研究人员请 34 名 70 岁及以上的成年志愿者在 P1 和 P2 光谱照明以及 LED 模拟日光参考条件下进行颜色分类测试。在所有三种条件下，照度和色温几乎相同。

与模拟日光参考相比，两种优化光谱都显著改善了颜色分类测试的表现。在个体层面，34 名参与者中有 26 名（76.5%）在使用 P1 光谱时颜色辨别能力得到改善，34 名中有 22 名（64.7%）在使用 P2 时得到改善。

Dai 表示：“研究结果表明，该模型可用于设计日常照明，使老年人更容易辨别颜色，同时保持熟悉的物体颜色看起来自然。由于这些光谱也满足白光色度和显色性的常规标准，它们可用于不同年龄段人群共享的照明空间。”

Dai 补充说，他们的方法可以扩展，以捕捉显示器在老年观看者或其他已知光谱敏感性存在差异的群体眼中的呈现效果。不过，这需要专门的建模和人体测试。

OPPLE Lighting 目前正致力于将这些研究结果转化为实用的照明产品。研究人员指出，在更广泛采用之前，还需要开展更多研究，在日常环境以及其他常用的照度和色温下评估该方法。对更广泛年龄段的人群（包括年轻用户）进行照明解决方案测试，也将为共享空间所用照明提供有价值的信息。

论文：

C. Lu, G. Bao, Z. Tao, C. Liu, L. Guo, C. Zhu, H. Ma, Q. Dai, “Enhancing Color Discrimination in Older Adults through Age-Adaptive Spectral Optimization of Lighting,” Opt. Express, 34, 39836-39852 (2026).

DOI: 10.1364/OE.609942。

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