luz y visiÓn

7/16/2019 LUZ Y VISIÓN

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LUZ Y VISIÓNCapítulo 2 de Luz, Visión y Fotocromía

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LOS FILTROS CAMBIAN LA INTENSIDAD (O CANTIDAD) DE LA LUZ. TAMBIÉN AFECTAN LACALIDAD DEL COLOR. EL COLOR ES UNA CARACTERÍSTICA IMPORTANTE DE L A LUZ Y SE PUEDEMODIFICAR CON LOS FILTROS. DEBIDO A QUE LOS LENTES ENTINTADOS BÁSICAMENTE SONLENTES DE COLOR, ESTOS CAMBIAN LOS COLORES DE LOS OBJETOS QUE SE VEN A TRAVÉS DEELLOS. DE ESTA FORMA, PUEDEN ALTERAR L A PERCEPCIÓN DEL COLOR. CUANDO SE VE ELMUNDO A TRAVÉS DE LENTES DE COLOR ROSA (O AZUL, O VERDE, AMARILLO, VIOLETA), ESTOHACE QUE EL MUNDO SE VEA DIFERENTE. PARA APRECIAR L A FORMA EN QUE LOS DIFERENTESTINTES DE LOS LENTES PUEDEN ALTERAR LA PERCEPCIÓN DEL COLOR EN EL MUNDO REAL, ESNECESARIO ENTENDER UN POCO SOBRE LA VISIÓN DEL COLOR.

Aspectos de la visión del colorLa visión del color ha evolucionado a un nivel alto en el hombre y la capacidad paraver una amplia gama de colores enriquece la experiencia del mundo visual. Lapercepción del color de un objeto depende no solamente del contenido espectral yla luminiscencia, sino también del ambiente circundante y el estado del sistemavisual. Puede haber diferencias individuales en la percepción del color. Los mejoresejemplos incluyen defectos de visión del color congénitos y adquiridos. Además, lapercepción del color normalmente cambia con la edad. Una breve revisión de lasteorías y mecanismos en la visión del color es útil para entender las alteracionesnaturales y las inducidas artificialmente en la percepción del color.

Teorías y mecanismos de la visión del colorHay dos teorías principales de la visión del color: la teoría tricromática y la delproceso opuesto.Teoría tricomáticaLa teoría tricomática la propuso Thomas Young en 1802 y la refinó Hermann VonHelmholtz medio siglo después. Esta teoría establece que la visión del color esresultado de la acción de tres mecanismos receptores de los conos con diferentessensibilidades espectrales. Cuando la luz de una longitud de onda en particular sepresenta en el ojo, estos mecanismos se estimulan en diferentes grados y laproporción de actividad en los tres mecanismos da como resultado la percepción delcolor. Cada color se codifica en el sistema nervioso a través de su propia proporciónde actividad en los tres mecanismos receptores de conos.La visión del color tiene mediación a través de tres clases de fotopigmentos de los

conos: el fotopigmento sensible a longitud de onda corta (SWS), que es sensible aun nivel máximo de alrededor de 440 nm;el fotopigmento sensible a longitud de



onda media (MWS) (sensible a un máximo de alrededor de 540 nm) y elfotopigmento sensible a una longitud de onda larga (LWS) (sensible a un máximode 565 nm).Los conos que contienen los fotopigmentos se conocen como conos SWS o conos S,conos MWS o M y conos LWS ó L.Los aspectos de absorción de los fotopigmentos de los conos se han determinado

utilizando técnicas de correspondencia de color psicofísicas y técnicas fisiológicastales como la micro-espectrofotometría, la densitometría de la retina y los registroselectrofisiológicos. Los espectros de los conos obtenidos a finales de los años 1980utilizando técnicas electrofisiológicas son muy similares a los espectros obtenidosmuchos años antes utilizando técnicas de correspondencia de color psicofísicas.

Teoría de procesos opuestosLa teoría de procesos opuestos (Ewald Hering, 1878) propone tres mecanismos: unmecanismo en blanco y negro, un mecanismo rojo-verde, y un mecanismo azul-amarillo. Cada uno responde en formas opuestas a diferentes longitudes de ondade luz. El mecanismo negro () blanco (+) responden de manera positiva a la luzblanca y de manera negativa a la luz verde, y el mecanismo azul () amarillo (+)

responde de manera negativa al azul y de manera positiva a la luz amarilla.La teoría de Hering se basó en observaciones psicofísicas (por ejemplo, una postimagen roja sigue a la exposición de luz verde). Figura 1.Fue solamente a final de los 1950 y 1960 que se obtuvieron los datoselectrofisiológicos como apoyo a la teoría. Por ejemplo en el chango macaco,muchas células de los ganglios de la retina y las células en el núcleo genicularlateral reciben entradas antagónicas de diferentes tipos de conos; estas células quereciben entradas opuestas se llaman células opuestas de color.

Teoría tricromática o de procesos opuestos. ¿Cuál es la correcta?Ambas teorías parecen ser correctas. Existen pruebas de que en el ojo normal haytres tipos de fotorreceptores de conos y también hay neuronas postreceptoras y

rutas que comparan las salidas de los diferentes tipos de receptores. La teoríatricromática explica cómo funcionan los fotorreceptores de conos y la teoría deprocesos opuestos explica cómo se codifica la información de manerapostreceptora.

Percepción del colorEspecificación del colorEl color se especifica en tres dimensiones, el color, la saturación y el brillo. El colores la percepción asociada más cercana con la longitud de onda. Un punto de luz de540 nm tiene un color verde. La saturación se refiere al contenido blanco de uncolor. Un color no saturado

Fig.1: Ilustración de procesos opuestos de postimágenes, rojo-verde-azul-amarillo.

Vea la X en el centro del círculo blanco y después vea laX en el centro del círculo verde durante 15 segundos. Veala parte posterior de la X en el centro del círculo blanco.

Repita el proceso anterior para el círculo amarillo. Cuandovea la X en el centro del círculo blanco, el círculo parecerá

estar de color azul.



El círculo parecerá ser rojo.

se ve como si se hubiera mezclado con blanco; parece que se deslavó. Losejemplos de colores no saturados son los pasteles. El brillo de un color depende dela cantidad de energía radiante. Un color parece más brillante cuando se

incrementa la energía radiante.

Factores que afectan la percepción del colorLos colores de los objetos se basan en las longitudes de onda de luz que reflejan otransmiten, pero la percepción de color también se afecta por el ambientecircundante, el conocimiento que tiene el observador sobre el color característicodel objeto y el estado del sistema visual del individuo.

Percepción del color y diferentes fuentes de luzLas fuentes de luz con diferentes distribuciones espectrales pueden afectar lapercepción del color. Una visita al supermercado puede demostrar la forma en quela percepción del color se manipula en la vida diaria. El tipo de luz que se utiliza se

basa en los resultados de estudios que investigan los efectos de diferentes fuentesde luz en la apariencia de la carne o el pollo frescos. Los consumidores prefieren laluz incandescente para la carne de res, ya que el color de la res bajo esta fuente deluz parece ser roja, en oposición a un menos deseable color café oscuro cuando seve bajo luces de haluro, de metal y fluorescentes. En contraste con esto, losconsumidores prefieren el pollo bajo la luz fluorescente en lugar de luz de haluro demetal o incandescente.

Percepción del color y el ambiente circundanteEl color aparente de un objeto también puede afectarse con el ambiente que lorodea. Por ejemplo, los dos círculos en la Figura 2 son del mismo color pero se vendiferentes contra lo que los rodea. Este efecto se llama contraste de color.

Percepción del color y envejecimientoLa visión del color cambia con la edad. La capacidad para diferenciar entre distintoscolores disminuye en individuos de más edad. Los mecanismos subyacentes deestos cambios relacionados con la edad no se han entendido por completo. Sinembargo, se sabe que los cambios en los medios refractivos del ojo (losmecanismos prereceptores) contribuyen a una reducción en la luz de longitud deonda corta (o luz “azul”) en la retina.Por ejemplo, hay cambios relacionados con la edad en el cristalino y en el diámetrode la pupila. El cristalino se hace más amarillo con la edad, actuando como un filtroamarillo y disminuyendo la cantidad de luz de onda corta que llega a la retina. Elcristalino amarillo o de color café absorbe la luz de longitud de onda corta y

produce un déficit en la visión de color azul-amarillo. El efecto del amarillamientoprogresivo del cristalino en la visión del color se exagera por la disminución en eldiámetro de la pupila (miosis senil) que también se presenta con la edad. La visión



de color se puede mejorar en la gente mayor utilizando un nivel de iluminación másalta.

Percepción del color y defectos de la visión del colorCuando la visión del color es defectuosa, los tres atributos de la visión de color(color, brillo y saturación) serán defectuosos en distintos grados. Hay dos grupos

principales de defectos de visión de color: los congénitos y los adquiridos.

Defectos congénitos de visión del colorLos defectos congénitos de visión del color se presentan aproximadamente en 8%de todos los hombres y 0. 5% de las mujeres. Estos son relativamente fáciles declasificar, son constantes y están presentes sin patología observable.Ambos ojos se afectan por igual. El individuo ciego al color, con frecuencia no se dacuenta del

Fig.2: Ejemplos de los efectos de aspectos circundantesen el color del un objeto.

defecto de color y en general es capaz de dar correctamente los colores de losobjetos.Normalmente, los defectos congénitos de visión del color son rojo-verde con unmodo de herencia recesivo relacionado con X.

Defectos adquiridos de visión del colorLos defectos adquiridos de visión del color se desarrollan después de enfermedadesdel sistema visual o toxicidad. Hay menos distinción, pueden progresar con eltiempo, con frecuencia se asocian con una patología observable y normalmente losdos ojos están implicados en diferentes grados. Hombres y mujeres se venafectados por igual. El individuo con un defecto adquirido de la visión de colortiende a tener agudeza visual reducida y/o pérdida de campos visuales y nombra de

manera incorrecta los colores de los objetos.

¿Cómo se clasifican los defectos de visión del color?La clasificación tradicional de los defectos de la visión de color se basa en eldesempeño de correspondencia de color del observador. Un observador quenecesita tres colores primarios para que correspondan a un color espectralarbitrario, se define como tricromato. Un observador que sólo necesita dos coloresprimarios para dar correspondencia al color se define como dicromato. Unobservador que necesita solamente un color primario para la correspondencia es unmonocromato.Hay tres tipos de dicromatos. Un observador con un defecto de visión de colorrelacionado principalmente con una pérdida de pigmento LWS tiene un defecto

protanópico.El fotopigmento faltante se reemplaza con pigmento MWS. Un observador con un



defecto de color de visión relacionado principalmente con la pérdida de un pigmentoSWS tiene un defecto tritanópico. Los defectos dicromáticos son relativamenteraros. Es mucho más común encontrar individuos que necesiten tres coloresprimarios en proporciones anómalas para hacer una correspondencia de color.Estos se llaman tricromatos anómalos.Hay tres tipos de observadores “de color débil” :tricromatos protanómalos,

deuteranómalos y tritanómalos. Los defectos tritanómalos congénitos son muyextraños. Los tricromatos anómalos tienen los tres fotopigmentos, pero el espectrode absorción pico de uno de los fotopigmentos se desplaza. El pigmento MWS secambia hacia longitudes de onda más larga para el tricromato deuteranómalo,mientras que el pigmento LWS se cambia hacia longitudes de onda más cortas parael tricromato protanómalo.

¿Cómo se afecta la discriminación de color para observadoresProtan y Deutan?Tanto los observadores protan y deutan muestran una pérdida de discriminación alos largo del eje rojo-verde. los protanopas y deuteranopas son esencialmentemonocromáticos para longitudes de onda mayores 530 nm. Los colores verde,

amarillo, anaranjado y rojo no se distinguen. Los observadores protanómalos ydeuteranómalos puede tener una longitud de discriminación de longitud de ondamás cercana a los dicromatos (anomalías severas) o la discriminación puede sercercana a la normal.Aunque los sujetos protan y deutran confunden los rojos y los verdes con amarillo,los rojos parecen más oscuros para los protanopas y los protanómalos.

Tipos de defectos adquiridos de visión de colorHay una antigua regla clínica, que con frecuencia se desobedece, la cual estableceque las enfermedades externas de retina dan como resultado defectos en azul-amarillo (tritan), mientras que las enfermedades que afectan la retina interna y elnervio óptico dan como resultado defectos en rojo-verde (protan y deutan). Ahora

se sabe que las enfermedades que afectan las capas externas de la retina puedendar como resultado defectos en rojo-verde y enfermedades que afectan la parteinterna de la retina y el nervio óptico con frecuencia dan como resultado defectosen el azul-amarillo especialmente durante las etapas tempranas del proceso de laenfermedad.

Pruebas clínicas para los defectos en visión a colorLa mayoría de las pruebas de visión de color están diseñadas para identificaranormalidades en la discriminación cromática y en la correspondencia de color.Debido a que los defectos adquiridos no son simétricos, la visión de color se puedeevaluar en cada ojo. Como rutina se utilizan dos tipos de prueba de evaluación: laspruebas de la placa pseudoisocromática y las pruebas de arreglo.

Prueba de la placa pseudoisocromática (diseñada para utilizarse conlámparas C de iluminación estándar)Las pruebas de placa están diseñadas para evaluar defectos de color de visión enrojo-verde congénitos (protandeutan). La opción de colores aprovecha las pérdidasde discriminación particulares visión en los defectos congénitos de visión de color.Un ejemplo de una placa pseudoisocromática de la prueba de Ishihara se muestraen la Figura 3. Los sujetos de visión normal pueden ver fácilmente el número en elfondo. La prueba Ishihara es una prueba de evaluación eficiente para defectosprotan o deutan, pero no se puede utilizar para determinar si un observador esdicromato o un tricromato anómalo.

Pruebas de arreglo (también diseñadas para utilizarse con lalámpara C de iluminación estándar)



Las pruebas de arreglo evalúan la capacidad de discriminación de color. Elobservador tiene como requerimiento arreglar un número de muestras de color deacuerdo con su similitud.Los observadores con defectos congénitos de visión de color tienen errorescaracterísticos; la pérdida de discriminación en defectos adquiridos es más variable.Una prueba de evaluación diseñada para sujetos con pérdida de discriminación de

color moderada o severa es la prueba Farnsworth D15. La prueba y un ejemplo dela hoja de calificación utilizada para registrar los resultados se muestra en la Figura4.La prueba Farnsworth D15 se puede utilizar para evaluar los defectos de rojo-verdey azul-amarillo. Esta consiste en 15 muestras de color.Las diferencias de color entre las muestras de color son grandes, por lo que loserrores a lo largo del círculo de colores es posible. Otra prueba de arreglo que esútil para clasificar el tipo y extensión de defecto de visión color es la prueba decolor Farnsworth-Munsell 100.Esta consiste en 85 muestras de color y es una prueba de discriminación de color.

Fig. 3: Ejemplo de la placa pseudoisocromática Ishihara.En esta placa, el individuo con visión

de color normal ve el número 5.La mayoría de los individuos con defectos en visión

de color no pueden ver el número.

Fig.4:Prueba de visión de color Farnsworth D-15.



La prueba D15 se califica conectando los números de lacubierta en el orden elegido por el sujeto. Los cruces indican una deficiencia de visión de color, esto se presenta

a lo largo y/o en paralelo a los ejes delprotan, deutan o tritan.

¿Hay algún tratamiento para defectos en la visión de color?Los defectos congénitos de visión de color son constantes a lo largo de la vida.Estos defectos no se pueden curar, pero es posible mejorar la discriminación dealgunos colores para sujetos con protan y deutan con el uso de un filtro rojo (ellente XChrom, un lente de contacto con tintura roja). Los objetos rojos y verdesparecen igualmente brillantes a simple visión, pero cuando se ven a través de unfiltro rojo, los objetos rojos parecen más brillantes y los objetos verdes parecenmás oscuros. El lente se prescribe de manera monocular, pero la disminución en luzpuede producir anomalías a nivel estéreo.Algunos defectos adquiridos de visión de color se pueden tratar de manera efectiva.Tal vez el ejemplo más sencillo ocurra en pacientes con cataratas escleróticasnucleares donde el efecto del filtro amarillo del cristalino con cataratas se eliminadespués de una lensectomía exitosa. Otro ejemplo interesante de una anormalidadde visión de color adquirida reversible es el “amarillamiento ”de la visión reportadaen algunos casos de toxicidad por digitálicos. Este efecto desaparece cuando sedeja de utilizar el medicamento.

El uso de tintes específicos para mejorar la función visualGran variedad de tintas de lentes específicas se han sugerido para mejorar la visióno aumentar la función visual en ojo normales y con enfermedades. Los informes desu uso son en gran parte anecdóticos, con base en observaciones personales depacientes o médicos y que no necesariamente tienen en apoyo de pruebascientíficas.

Tintes específicos en ojos con enfermedadSe han recomendado algunos tintes para enfermedades oculares específicas. Éstasincluyen las tintas amarillas para incrementar el brillo aparente de los objetos y susalrededores en una enfermedad del nervio óptico secundaria al glaucoma o a una

neoropatía óptica; los lentes anaranjados, amarillos-anaranjados o los de colorciruela para visión en exteriores de generación macular y las tintas rojas paramejorar el contraste en retinitis pigmentosa.Se llevó a cabo un proyecto de investigación para evaluar el uso de filtros de color ylentes de contacto en dicrómatos para ayudarles en la percepción de objetos decolor. El verde, o su primo G15, cambia la visión de color del observador normalhacia una protanomalía. El individuo deuteranómalo cambia a normal con estatinta; si embargo, el defecto de color protanómalo se aleja de lo normal. Se debetener cuidado al recomendar los lentes verdes para personas con defectos de colordeuteranómalos para ayudar en la discriminación de color, ya que la pérdida debrillo en la luz roja del semáforo puede afectar más que lo que se gana enintensidad en la luz verde del semáforo. El rojo generalmente es un color incómodo

para ver a través de él.Los lentes cafés cambian la visión de color del observador normal hacia una



deuteranomalía. Debido a que estos cambian al individuo protánomalo hacia lonormal, proporcionan un beneficio definitivo cuando las luces del semáforo lasobservan las personas con defectos de estos colores.

Tintes específicos en ojos normalesLos tintes amarillos actúan como bloqueadores del azul. El amarillo con frecuencia

es el color que utilizan los que hacen tiros de precisión hacia objetivos, debido aque se ha visto que disminuye la bruma y los objetos aparecen más claros,incrementando el contraste.Ya sea que la luz azul sea dañina a los ojos o no, es todavía el tema de algunacontroversia. La investigación que patrocinó la Agencia de Higiene Ambiental delEjército de Estados Unidos indicó que el peligro de la luz azul no desempeña unpapel en la frecuencia de lesiones que se desarrollan como resultado de observarun eclipse solar sin protección ocular, pero bajo situaciones normales, la luz del solno crea un riesgo por la parte azul. Los lentes que bloquean la luz azulgeneralmente son ámbar y hacen que los alrededores aparezcan amarillos oanaranjados. Supuestamente, la tinta hace que los objetos distantes aparezcanmás nítidos, en especial en la nieve o la neblina. Por esta razón, los lentes color

ámbar son populares entre las personas que esquían, velean y los pilotos.En las normas ANSI X80. 31986 e ISO 18893 1999 para los lentes oftálmico sinprescripción, los requerimientos de color se basan en el reconocimiento de lasseñales del semáforo. El descubrimiento de que todos los lentes de color alteran lavisión de color de los pilotos militares a tal grado que impiden el reconocimiento deseñales de color fue una consideración principal en la selección de gris neutro comotinta de opción en el Ejército de Estados Unidos.

Selección de tintes para los lentesLa opción de utilizar lentes pintados en lugar de lentes blancos se puede basar envarios beneficios percibidos, incluyendo el aumento de desempeño visual, aumentode percepción de color, reducción de luz o brillo y/o cosmesis. También hay una

gran variedad de concepciones erróneas e incluso mitos claros que pueden guiaresta selección de tinte. Ver el tinte no necesariamente es lo mismo que ver a travésde él. En un estudio de preferencias estéticas, a grupos de individuos con visiónnormal y otros con cataratas ligeras a moderadas se les pidió que seleccionaran untinte fijo con base en cuánto les gustaba la forma en que se veía el tinte cuando seveía sobre fondos blancos y color piel. Se probaron los niveles de transmisión al50% de tintes gris, café, amarillo, verde, morado, roja, anaranjado y azul Tabla 1.Para el grupo normal, el azul, fue el tinte preferido, seguido del verde, el morado yel gris. Los tintes menos preferidos fueron el amarillo, el café y el rosa. Para elgrupo con cataratas, el azul fue una vez más la primera opción y el café el último,en orden de preferencia decreciente.Se pidió a estas mismas personas de prueba que utilizaran diferentes tintes (gris,

café, amarillo, verde, morado y azul a niveles de transmisión del 50%) y que lascomparan con los lentes transparentes mientras veían una serie de obras de arte yfotografías de la naturaleza. Las figuras 5 y 6 muestran las longitudes de ondadominantes para cada imagen de prueba (medidas utilizando un radiómetroespectral de escanéo Pritchard 1908B). La cromaticidad de cada una de lasimágenes a través del lente claro y a través de cada uno de los lentes entintados seobtuvo de esa manera. En las Figuras 7 y 8, las coordenadas x-y para cada imagena través de cada lente se graficaron posteriormente en el diagrama de cromaticidadC. I. E. 1931 Figura 9. El rango de cada lente entintado se graficó posteriormentecontra la distancia absoluta entre las coordenadas de cromaticidad de la imagen através del lente transparente y a través del lente de prueba entintado específico. Engeneral, mientras más lejos cambiaba el lente las coordenadas de cromaticidad,menos era preferido para ver. En otras palabras, mientras



Azul 478

Gris 550

Verde 572

Amarillo 575

Café 578

Anaranjado 584

Rojo 602

Morado No espectral

Rosa No espectral

Fig.5: Pinturas con longitudes de onda dominantes.

Fig.6: Fotografías con longitudes de onda dominantes.

menos cambiaba el tinte específico del color de la imagen de prueba, más alto seclasificaba entre los observadores. En general, se prefirió el lente transparente o elmorado. Fue muy interesante el descubrimiento de que se prefirieron los mismostintes del lente para ver o a través de ellas.Los incrementos relacionados con el brillo en contraste con los umbrales para losdos grupos de prueba utilizando los diferentes tintes (gris, café, amarillo, verde,morado y azul al 50% de niveles de transmisión) también se evaluaron.



En los ojos normales, se encontró que mientras menor era el incremento inducidopor el brillo en los umbrales de contraste mejor se veía a través de los lentesmorados o azules. Para los ojos con cataratas, los umbrales de contraste bajo lascondiciones de brillo se impidieron en el menor grado cuando se veía a través delos lentes cafés.

ConclusionesLos tintes son una categoría de filtro que pueden ser útiles en la modulación de losefectos de la luz excesiva y disminución del brillo, pero también sir ven para alterarla percepción del color.Esta alteración puede ser para mejorar o para empeorar, todo con respecto a lafunción visual y la visión de color.Los tintes especializados pueden ser benéficos para algunas personas bajocircunstancias específicas para mejorar la visión y promover la comodidad visual,pero las personas que los usan deben estar advertidas de que estos tintes nonecesariamente funcionan de manera tan efectiva y segura como los lentes de sol olos lentes de uso general. Debido a que los lentes fotocromáticos están disponiblesen gran variedad de tintas, con cambios tanto en la profundidad de color como en

el nivel de transmisión dependiendo de la iluminación, estos parecerían ofrecer unaalternativa superior a los lentes entintados fijos para proporcionar un efecto defiltración de color específico sobre demanda, mientras que afectan de maneramínima los valores de color bajo circunstancias en las que es deseable lapercepción de color verdadero.

Fig. 7: La cromaticidad de pinturas con longitudesde onda dominantes.



Fig.9: Diagrama de cromaticidad C.I.E.1931.

Fig.8: La cromaticidad de fotografías con longitudes de

onda dominantes.

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