测量眼科透镜设计效果的设备、方法和系统
阅读：210发布：2024-02-27
专利汇可以提供测量眼科透镜设计效果的设备、方法和系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种用于测量眼科透镜设计效果的方法。该方法包括将光学光束分为波前测量光路和波前调制光路；在位于波前调制光路中的自适应光学装置中实施眼科透镜设计；并在视觉 生物 识别测量光路和波前测量光路中获得视觉生物识别数据以测量眼科透镜设计的效果。本发明还公开了一种用于测量眼科透镜设计效果的设备和系统，以及用于组装该装置和系统的方法。视觉生物识别装置可以是干涉仪，自适应光学装置可以包括一个或多个波前整形器。，下面是测量眼科透镜设计效果的设备、方法和系统专利的具体信息内容。
1.一种测量眼科透镜设计效果的方法，包括：
将光学光束分成波前测量光路和波前调制光路；
在位于波前调制光路的自适应光学装置中实施眼科透镜设计；以及
获取视觉生物识别和波前测量光路中的视觉生物识别数据，以测量眼科透镜设计的效果。
2.一种用于测量眼科透镜设计效果的设备，包括：
分束器，其将光学光路分成波前测量光路和波前调制光路；
自适应光学装置，其位于波前调制光路以用于实施眼科透镜设计；以及
视觉生物识别装置，其位于视觉生物识别测量光路以用于获取视觉生物识别数据。
3.一种用于测量眼科透镜设计效果的系统，包括：
分束器，其用于将光学光路分成波前调制光路和波前测量光路；
自适应光学装置，其位于波前调制光路；
一个或多个处理器，其用于控制自适应光学装置以实施眼科透镜设计；以及视觉生物识别装置，其位于视觉生物识别测量光路以用于获取视觉生物识别数据。
4.一种组装权利要求2所述设备或权利要求3所述系统的方法，该方法包括：
安装分束器，以将光学光路分成波前测量光路和波前调制光路；
将自适应光学装置定位在波前调制光路中，以实施眼科透镜设计；
当该方法包括组装系统时，连接一个或多个处理器以控制自适应光学装置以实施眼科透镜设计；以及
将视觉生物识别装置定位在视觉生物识别测量光路中以获得视觉生物识别数据。
5.根据前述任一权利要求所述的方法、设备或系统，其特征在于，所述分束器包括用于将光束分成两个或更多光束的任何合适的装置。
6.根据权利要求5所述的方法、设备或系统，其特征在于，所述分束器包括薄膜分束器、立方体分束器、二向色镜、带通滤波器或长通/短通滤波器。
7.根据前述任一权利要求所述的方法、设备或系统，其特征在于，所述生物识别装置包括非接触式视觉生物识别装置。
8.根据权利要求7所述的方法、设备或系统，其特征在于，所述视觉生物识别装置包含干涉仪。
9.根据权利要求8所述的方法、设备或系统，其特征在于，所述干涉仪包括激光干涉仪、低相干干涉仪、光学生物计或光学相干断层扫描仪(OCT)。
10.根据前述任一权利要求所述的方法、设备或系统，其特征在于，所述自适应光学装置包括一个或多个波前成形器。
11.根据权利要求10所述的方法、设备或系统，其特征在于，所述一个或多个波前整形器包括一个或多个空间光调制器和/或一个或多个自适应镜。
12.根据权利要求11所述的方法、设备或系统，其特征在于，所述空间光调制器包括液晶层，所述液晶层响应于下方电极阵列而改变用于光学调制的折射率。
13.根据权利要求11所述的方法、设备或系统，其特征在于，所述自适应镜由一个或多个致动器驱动，以调整所产生的波前的形状。
14.根据权利要求10所述的方法、设备或系统，其特征在于，所述一个或多个波前整形器包括一个或多个串联的空间光调制器。
15.根据权利要求10所述的方法、设备或系统，其特征在于，所述一个或多个波前整形器包括一个或多个空间光调制器，所述一个或多个空间光调制器与一个或多个自适应镜组合。
16.根据前述任一权利要求所述的方法、设备或系统，其特征在于，所述自适应光学装置还包括波前传感器。
17.根据前述任一权利要求所述的方法、设备或系统，其特征在于，所述自适应光学装置还包括成像装置，所述成像装置的CCD平面与眼睛的视网膜平面共轭。
18.根据前述任一权利要求所述的方法、设备或系统，其特征在于，还包括瞳孔跟踪器。
19.根据前述任一权利要求所述的方法、设备或系统，其特征在于，所获得的生物识别数据包括以下中的一个或多个：脉络膜厚度；光学轴向长度(从前角膜表面到视网膜色素上皮的距离)；玻璃体腔深度；前房深度；晶状体厚度；角膜厚度；视网膜厚度(或视网膜内的层)；和巩膜厚度。
20.一种眼科透镜，包括根据前述任一权利要求所述的方法或系统实施的眼科透镜设计。
21.一种优化透镜设计的方法，该方法使用根据前述任一权利要求所述的方法、设备或系统来优化透镜设计。
22.一种眼科透镜，包括根据权利要求21所述的优化透镜设计。
测量眼科透镜设计效果的设备、方法和系统
技术领域
背景技术
[0002] 眼科医生对近视眼的矫正传统上是使用透镜使光线聚焦在视网膜上，从而提高视觉质量。这种方法为近视患者提供了清晰的视野，但不能减缓或阻止近视的发展。现在很明显，人眼的发育和近视的发展是会受到视网膜图像的光学特性的影响。
[0003] 迄今为止研究过的所有动物的眼睛都显示出能够探测到视网膜上光的散焦迹象(方向)，并通过向最佳焦点生长来对其作出反应。远视(负)模糊会导致眼睛变长，近视(正)模糊会导致眼睛停止发育，在某些情况下会稍微变短。这种将眼睛发育到将视线聚焦在视网膜平面上的长度的过程被称为正视化，而眼睛发育是为了获得正视眼和清晰的视力。当这种正视化过程不能提供眼睛的轴向长度和光学倍率之间的紧密匹配以产生清晰的视网膜图像、并且眼睛对于图像平面发育到太长时，就会出现近视(和远视)。在幼儿中，眼睛自然地发育更长并且眼睛的光学倍率降低，因此到了青春期的开始，眼睛已达到成人长度并且是正视眼。然而，在近视儿童中，眼睛在青少年时期迅速发育并继续发育。
[0004] 导致近视儿童眼睛继续发育的原因尚未确定。它反映出正视化过程的明显失败。针对什么可能导致近视儿童的眼睛发育的远视线索(hyperopic cue)，人们提出了各种理论。另一方面，在近视儿童的视网膜图像中引入近视散焦，被认为是减缓或阻止眼睛过度发育的合乎逻辑的方法。近视散焦可减缓眼睛的发育，但也会降低视力。
[0005] 前瞻性临床试验表明，软性隐形眼镜的光学设计可以影响人类近视的发展速度。这些临床试验已经证实，在儿童视网膜图像中引入正散焦可以减缓近视的进展。与散焦相关的眼长变化受巩膜生长和脉络膜厚度变化而调节，巩膜生长和脉络膜厚度变化的净效应导致视网膜向前或向后向图像平面移动。诱导近视散焦导致脉络膜增厚及巩膜发育速度下降(导致视网膜前移)，而诱导远视散焦导致脉络膜变薄及巩膜发育速度增加(导致视网膜后移)。在鸟类和灵长类动物模型中都观察到，脉络膜厚度的变化对施加的散焦有反应，并且已被证明是快速发生的，并且先于长期的、巩膜介导的眼睛尺寸变化。
[0006] 由于引入了眼睛尺寸测量的精确方法，人们发现许多因素可以导致人类受试者的眼轴长度(从前角膜到视网膜色素上皮的轴距离)的短期变化。调节性和眼内压的变化都与眼轴长度的短期变化有关，也注意到人眼轴长度的微小但显著的日变化，这主要是由脉络膜厚度的变化来介导的。
[0007] 研究表明，在年轻的成年人类受试者中，脉络膜厚度和轴向长度的短期变化与在其他动物物种中观察到的对光学散焦的反应相似。对脉络膜厚度相应于散焦随时间变化的研究表明，这些变化发生在曝光后几分钟内。当散焦被施加一天时，根据散焦迹象的预测变化模式，它会显著扰乱脉络膜厚度和轴向长度的正常昼夜节律。
[0008] 目前用于控制近视发展的光学设计是基于结合正光学倍率(positive power)将光聚焦在视网膜前面的原理，同时将一些光聚焦在视网膜上以提供远距离视觉校正。这种光学限制导致视觉性能的损失。
[0009] 因此，视网膜图像中存在正光学倍率会产生两种相互竞争的结果，即近视控制与视觉质量。为了优化透镜的光学设计，需要改进了解这些竞争因素如何相互作用的机制。
发明内容
[0011] 本发明实施例的优选目的是提供一种设备，其解决或至少改善现有技术的一个或多个上述问题和/或提供有用的商业替代方案。
[0012] 通常，本发明的实施例涉及用于实施和测量眼科透镜设计效果的设备、方法和系统。
[0013] 从广义上讲，本发明涉及一种包括用于实施眼科透镜设计的自适应光学装置的设备、方法和系统。然后，可以使用视觉生物识别装置测量眼科透镜设计的效果。
[0014] 在第一种形式中，尽管它不必是唯一或实际上最宽泛的形式，但本发明提供了一种用于测量眼科透镜设计效果的方法，包括：
[0015] 将光学光束分成波前测量光路和波前调制光路；
[0016] 在位于波前调制光路的自适应光学装置中实施眼科透镜设计；以及[0017] 获取视觉生物识别测量光路中的视觉生物识别数据，以测量眼科透镜设计的效果。
[0018] 在第二种形式中，本发明提供了一种用于测量眼科透镜设计效果的设备，包括：
[0019] 分束器，其将光学光路分成波前测量光路和波前调制光路；
[0020] 自适应光学装置，其位于波前调制光路以用于实施眼科透镜设计；以及[0021] 视觉生物识别装置，其位于视觉生物识别测量光路以用于获取视觉生物识别数据。
[0022] 在第三种形式中，本发明提供了一种用于测量眼科透镜设计效果的系统，包括：
[0023] 分束器，其用于将光学光路分成波前调制光路和波前测量光路；
[0024] 自适应光学装置，其位于波前调制光路；
[0025] 一个或多个处理器，其用于控制自适应光学装置以实施眼科透镜设计；以及[0026] 视觉生物识别装置，其位于视觉生物识别测量光路以用于获取视觉生物识别数据。
[0027] 在第四种形式中，本发明提供了一种组装第二种形式的装置或第三种形式的系统的方法，该方法包括：
[0028] 安装分束器，以将光学光路分成波前测量光路和波前调制光路；
[0029] 将自适应光学装置定位在波前调制光路中，以实施眼科透镜设计；
[0030] 当指向系统时，连接一个或多个处理器以控制自适应光学装置以实施眼科透镜设计；以及
[0031] 将视觉生物识别装置定位在视觉生物识别测量光路中以获得视觉生物识别数据。
[0032] 在第五种形式中，本发明提供了一种眼科透镜，包括以第一种形式或第三种形式实施的眼科透镜设计。
[0033] 第五种形式的眼科透镜可包括隐形眼镜。
[0034] 在第六种形式中，本发明提供了一种使用第一种形式的方法、第二种形式的设备或第三种形式的系统来优化透镜设计的方法。
[0035] 在第七种形式中，本发明提供了一种包括第六种形式的优化透镜设计的眼科透镜。
[0037] 根据任何上述形式，生物识别装置包括非接触式视觉生物识别装置。该视觉生物识别装置可包括干涉仪。该干涉仪可包括激光干涉仪或低相干干涉仪。该干涉仪可包括光学生物计或光学相干断层扫描仪(OCT)。
[0038] 根据任何上述形式，自适应光学装置包括一个或多个波前整形器。一个或多个波前整形器可以包括一个或多个空间光调制器和/或一个或多个自适应镜。
[0039] 根据任何上述形式，空间光调制器可包括液晶层，其响应于下方电极阵列而改变折射率。空间光调制器可以包括方形液晶单元，其像素或光学元件尺寸为15×15微米。空间光调制器可以包括7.68×7.68mm的正方形有源区。
[0040] 根据任何上述形式，空间光调制器可以由控制器操作以调整所生成的波前形状。
[0041] 根据任何上述形式，自适应镜可以由一个或多个致动器驱动，以调节所产生的波前形状。
[0042] 根据任何上述形式，一个或多个波前整形器可以包括一个或多个空间光调制器和/或自适应镜的组合。
[0044] 根据任何上述形式，自适应光学装置还可包括多个光学元件。多个光学元件可包括聚焦校正器。聚焦校正器可以包括Badal系统。Badal系统可以包括两个或更多Badal镜。多个光学元件还可包括一个或多个中继透镜组；一个或多个镜子；一个或多个透镜；一个或多个分束器；和/或一个或多个冷镜。
[0045] 根据任何上述形式，自适应光学装置还可包括一个或多个微显示器。一个或多个微显示器可以包括主微显示器和次微显示器。可以通过两个或更多波前整形器观察主微显示器。一个或多个微显示器中的每一个可包括任何合适的显示器，例如LED或OLED显示器。
[0046] 所述一个或多个微显示器中的每一个可单独地或共同地同步以显示视力测试，视力测试包括视敏度和对比敏感度。
[0047] 一个或多个微显示器中的每一个还可以单独地或共同地同步以显示观看者选择的电影或图像集合。
[0048] 根据任何上述形式，一个或多个微显示器中的每一个可包括精细基准标度和/或灰度级。灰度级可包括256级。
[0049] 根据任何上述形式，可以对准次微显示器，使得在其上显示的图像覆盖显示在主微显示器上的图像。显示在次微显示器上的图像可以在独立的光学控制下。
[0050] 根据任何上述形式，显示在微显示器上的图像可以通过施加光学设计来操纵，而显示在副显示器上的图像可以用作参考
[0051] 根据任何上述形式，光学元件可以包括位于次微显示器前面的物镜，以产生与主微显示器相同的系统放大率(through-system magnification)。
[0052] 根据任何上述形式，自适应光学装置可进一步包括成像装置，例如数码相机，其图像平面与眼睛的视网膜平面共轭或代替眼睛的视网膜平面。
[0053] 根据任何上述形式，该方法、设备和系统还可包括照明源。照明源可包括一个或多个LED。该一个或多个LED可以布置成环形(in a ring)。
[0054] 根据任何上述形式，该方法、设备和系统还可包括透镜卡口和位于分束器之前的透镜。
[0055] 根据任何上述形式，该方法、设备和系统还可以包括瞳孔跟踪系统。诸如数码相机的瞳孔观察器可以位于瞳孔跟踪路径中。瞳孔跟踪路径可以包括瞳孔跟踪分束器。瞳孔跟踪系统可以包括瞳孔跟踪器照明源。瞳孔跟踪器照明源可以以近红外波长照射。近红外波长可以包括700至2500nm；800至1100nm；或900至1000nm。在一个实施例中，近红外波长包括950nm。
[0057] 该设备和系统还可以包括用于对准的超辐射发光二极管。
[0058] 根据任何上述形式，该方法、设备和系统还可以包括对侧眼30OD显示器。对侧眼显示器可以与相应的一个或多个微显示器同步。
[0059] 根据任何上述形式，该方法、设备和系统还可以包括对侧眼光学元件。对侧眼光学元件可包括透镜和滤色器中的一个或多个。对侧眼透镜卡口中可包括对侧眼光学组件或其一部分。对侧眼光学元件可以包括在对侧眼透镜卡口和对侧眼显示器之间的镜子。
[0060] 根据任何上述形式，该方法、设备和系统可以包括双目方法、设备和系统，其包括对双目的分束、实施和数据获取。双目系统还包括控制双目自适应光学装置。
[0061] 所获得的生物识别数据包括以下中的一个或多个：脉络膜厚度；光学轴向长度(从前角膜表面到视网膜色素上皮的距离)；玻璃体腔深度；前房深度；晶状体厚度；角膜厚度；视网膜厚度(或视网膜内的层)；和巩膜厚度。这些生物识别数据可以沿着眼睛的任何轴获取，但是当被测试者观察生物计的固视目标时，通常是沿着视轴获取这些生物识别数据。
[0063] 为了使本发明易于理解并付诸实践，现将参考附图参考本发明的实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件。附图仅作为示例，其中：
[0064] 图1A是示出根据本发明的设备的一个实施例的示意图。
[0065] 图1B是示出根据本发明一个实施例的双目设备的示意图。
[0066] 图1C是示出根据本发明的设备的另一实施例的示意图。
[0067] 图1D是示出根据本发明一个实施例的受试者视野的示意图。
[0068] 图1E是示出根据本发明的系统的一个实施例的示意图。
[0069] 图2A是示出适用于根据本发明一个实施例的计算设备的一个实施例的示意图；
[0070] 图2B是示出适用于根据本发明一个实施例的处理器和存储器的一个实施例的示意图。
[0071] 图3A是示出根据本发明的自适应光学装置的一个实施例的示意图。
[0072] 图3B是示出根据本发明的自适应光学装置的另一实施例的示意图。
[0073] 图3C示出了根据本发明一个实施例的用于视敏度测试的视觉目标。
[0074] 图4A和图4B是示出SLM的验证测试的线图。
[0075] 图5显示了增强中心清晰双焦设计的外围区域的正光学倍率对受试者视力的影响。
[0076] 图6显示了受中心清晰双焦设计中外围区域光学倍率增强的影响，受试者对三个大小为0.3、0.4和0.6logMAR(标准对数视力表)的字母的对比敏感度。
[0077] 图7是示出瞳孔跟踪对组合波前的影响的图示。分别在有无瞳孔跟踪的情况下，测量模型眼和预定波前图案的组合波前。测试了两个水平瞳孔偏移条件(dx＝0.25和0.5mm)。在非跟踪测量中发现明显更大量的残余波前误差。
[0078] 图8是一个显示受试者眼睛中瞳孔跟踪的图。瞳孔跟踪超过30分钟。受试者的头部位于腮托上而不使用咬合杆。受试者尝试在整整30分钟内尽可能保持静止状态。在测量过程中，受试者正常眨眼。每1分钟测量后，让受试者闭眼10秒。采样频率约为4Hz(由于采样频率而忽略了一些眨眼)。
[0080] 图10示出了通过不同光学设计观看40分钟模糊任务期间的受试者的轴向长度变化，包括+3D散焦、-3D散焦、+3D纵向球面像差和-3D纵向球面像差。
[0081] 图11显示了40分钟模糊任务期间和通过不同光学设计观察后的20分钟恢复期的轴向长度的平均变化(N＝16)，包括基线，+3D散焦和具有2.0mm中央清晰(clear)的2区双焦和外围+6D。
[0082] 图12是示出根据本发明一个实施例的方法的流程图。
[0083] 本领域技术人员将理解，附图中的要素(element)是为了简要清晰而示出的，不一定按比例绘制。例如，附图中的一些要素(element)的相对尺寸可能会失真，以帮助改善对本发明实施例的理解。
具体实施方式
[0084] 本发明的实施例涉及用于实施眼科透镜设计的设备、方法和系统。一旦实施，就可以用视觉生物识别装置测量眼科透镜设计的效果。
[0085] 在一个实施例中，本发明涉及一种方法、设备和系统，包括自适应光学装置和用于测量眼科透镜设计效果的视觉生物识别装置。
[0086] 本说明书所用的“眼科透镜”是指用于眼睛或用于在眼睛前方佩戴的任何透镜。眼科透镜可以是矫正透镜。眼科透镜可用于处理近视、远视、散光、老花眼或任何眼科疾病或病症。眼科透镜可包括眼镜或矫正透镜、隐形眼镜、人工晶状体或任何形式的眼科透镜。
[0088] 发明人预期受近视控制设计影响的一些重要的视觉方面是视敏度和对比敏感度。因此，发明人已经重视研究这些视觉方面。
[0089] 为了量化眼科透镜设计的视觉性能，发明人提供了包括观察通道的自适应光学设备100(参见图1A)，从而受试者可通过自适应光学装置160中实施的光学设计10来观看在屏幕182上显示的图像或屏幕目标184时，可以测量视觉性能的各方面。
[0090] 如图1A中所示的用于测量眼科透镜设计效果的设备100的实施例包括分束器110，其用于将与待测眼30OS相关联的光学光路112分成自适应光学光路114和测量光路116。虽然图1A示出了左眼OS的测量，但是右眼OD或左眼OS都可以是被测量的眼睛，余下的另一只眼睛为对侧眼(fellow eye)。
[0091] 自适应光学装置160定位在自适应光学光路114中以接收光学光路光束115并实施眼科透镜设计。
[0092] 视觉生物识别装置120定位在视觉生物识别测量光路116中以从眼睛30OS获得生物识别数据。
[0093] 图1A示出了根据本发明的自适应光学装置100的一个实施例。图1B示出了根据本发明的自适应光学装置100的双目实施例的一个实施例。图1C示出了根据本发明的自适应光学装置100的另一实施例，其用于执行下面详述的实验。
[0094] 分束器110可包括用于将光束分成两个或更多光束的任何合适的装置。分束器可包括薄膜分束器、立方体分束器、二向色镜、带通滤波器或长通/短通滤波器。
[0095] 生物识别装置120可包括非接触式生物识别装置。生物识别装置可包括干涉仪。干涉仪可包括激光干涉仪或低相干干涉仪。干涉仪可包括光学生物计(optical biometer)或光学相干断层扫描仪(OCT)。
[0096] 由装置120获得的生物识别数据可包括一个或多个脉络膜厚度；光学轴向长度(从前角膜表面到视网膜色素上皮的距离)；玻璃体腔深度、前房深度、晶状体厚度、角膜厚度、视网膜厚度(或视网膜内的层)和巩膜厚度。这些生物识别数据可以沿着眼睛30OS的任何轴获取，但是当被测试者观看生物识别装置的固视目标121(未示出)时，通常是沿着视轴获取这些生物识别数据。
[0097] 在图1C所示的实施例中，生物识别装置120包括Lenstar光学生物计。Lenstar LS 900 120是一款基于光学低相干反射测定法的非接触式光学生物计。它在一个测量流程中提供全面同步的眼轴生物识别测量，包括角膜厚度(CT)、前房深度(ACD)、晶状体厚度(LT)和轴长(AxL)[从前角膜到视网膜色素上皮的距离]。
[0098] 为了实施眼科透镜设计，自适应光学装置160包括一个或多个波前整形器161。一个或多个波前整形器161可以包括一个或多个空间光调制器164和/或一个或多个自适应或可变形镜162。
[0099] 通常，自适应或可变形镜162能够实施波前的大行程变化(large stroke changes)，但缺乏细节。空间光调制器164理论上能够显示任何波前形状。
[0100] 图1C和图3A中所示的实施例包括一个空间光调制器164和一个自适应镜162。在其他实施例中，设备100可包括两个或更多空间光调制器164和/或两个或更多自适应镜162。
[0101] 可变形或自适应镜162通过修改可变形膜163(未示出)的表面形状来重建预定波前。自适应镜162由一个或多个致动器169(未示出)驱动，以调节所产生的波前的形状。
[0102] 空间光调制器(SLM)164通过改变折射率来重建预定的波前形状，并使用模块化方法(衍射光学系统)来显示高振幅的波前图案。
[0103] 空间光调制器164包括液晶层165(未示出)，其响应于下方电极阵列(未示出)而改变折射率。空间光调制器164包括15×15微米的像素或光学元件和7.68×7.68mm的正方形有源区(active area)。
[0104] 自适应光学装置160可包括仅用于整形波前的单个SLM 164。然而，可优选两个或更多SLM 164。发明人假设多个SLM 164可用于引起具有不同波长的轴向变化。特别地，可以用指定的SLM164引起蓝光波前调制的轴向变化。然后可以用生物识别装置120测量引发的轴向变化。
[0105] 空间光调制器164由控制器168(未示出)操作，以调节所产生的波前的形状。控制器168由计算设备200指示。在图1C和图3A所示的实施例中，控制器168包括通过PCIEX16插槽连接到计算机的控制盒。根据本说明书，本领域技术人员能够容易地为控制器168选择其他合适的设备。在一个实施例中，控制器168可以不包括在设备100中，并且SLM 164的方向由计算机200直接执行。
[0106] 为了利用不同波前整形器161的能力，当空间光调制器164和可变形镜162都存在时，它们可以串联放置。图1C和图3A的实施例示出了空间光调制器164和串联的自适应镜162。
[0107] 设备100具有5.2度的视野和555至785nm的波长范围。可以通过修改系统300的光学部分来增加视野。
[0108] 自适应光学装置160还包括用于直接测量所实施的眼科透镜设计的波前传感器166。
[0109] 自适应光学装置160还包括多个光学元件130。多个光学元件130的各种部件引导光束113、115、117。根据本说明书，本领域技术人员能够容易地选择用于多个光学元件130的合适的光学元件。
[0110] 多个光学元件130的一个部件是聚焦校正器146，其包括Badal系统148。Badal系统148包括两个或更多个Badal镜150(Badal stage mirrors 150)。
[0111] 多个光学元件130还可包括一个或多个中继透镜组152；一个或多个镜子136；一个或多个透镜132；一个或多个分束器134；和/或一个或多个冷光镜144。
[0112] 自适应光学装置160还包括一个或多个微显示器180。可以具有主微显示器180a和次微显示器180b。主微显示器180a可以通过一个或多个波前整形器161看到。多个微显示器180中的每一个可以包括任何合适的显示器，例如LED或OLED显示器。
[0113] 一个或多个微显示器180中的每一个可以单独地或共同地同步，以显示包括视敏度和对比敏感度的视觉测试。一个或多个微显示器180中的每一个还可以单独地或共同地同步，以显示观看者选择的电影或图像集合。
[0114] 一个或多个微显示器180中的每一个可以显示精细基准标度和/或灰度级。灰度级可包括256级。
[0115] 可以对准次微显示器180b，使得在其上显示的图像184覆盖显示在主微显示器180a上的图像184。显示在次微显示器180b上的图像可以处于独立的光学控制下。
[0116] 显示在微显示器180上的图像184可以通过施加光学设计来操纵，而显示在副显示器180b上的图像可以用作参考。
[0117] 光学元件130还可以包括位于次微显示器180b前面的物镜，以产生与主微显示器180a相同的系统放大率。
[0118] 设备100还包括具有显示器436的对侧眼30OD的观察器420。对侧眼30OD显示器436可以与一个或多个微型显示器180同步。图1D示出了无演示装置160的测试期间的受试者视野的示意图。
[0119] 为了使眼睛30OD观察器420对眼睛30OD可视，装置100还包括对侧眼30OD光学元件426，其在图1C所示的实施例中包括透镜428、滤色器430和镜子432。对侧眼30OD光学组件
426(或其一部分)可包括在对侧眼30OD透镜卡口424中。镜子432不位于透镜卡口424中而位于对侧眼30OD透镜卡口424和对侧眼30OD显示器436之间。
426(或其一部分)可包括在对侧眼30OD透镜卡口424中。镜子432不位于透镜卡口424中而位于对侧眼30OD透镜卡口424和对侧眼30OD显示器436之间。
[0120] 设备100还包括照明源104。在图1C所示的实施例中，照明源104包括布置为环形108的多个LED106。
[0121] 图1C还示出了透镜卡口102和在分束器110之前定位在眼睛30OS附近的透镜103。
[0122] 如图3B所示，自适应光学装置160还可包括成像装置170，例如数码相机，其图像平面共轭或代替眼睛30OS的视网膜平面。当研究光学设计对图像质量的影响时，成像装置170可用于代替眼睛30OS。可以添加额外的光学元件130以允许成像装置170在被测试时与眼睛30OS的视网膜平面共轭。
[0123] 如图1A所示，装置160中还包括瞳孔观察器400，例如数码相机。瞳孔观察器400可以位于瞳孔跟踪路径404中。瞳孔跟踪路径404可以包括一个或多个瞳孔跟踪分束器134，其可以包括在光学元件130中。瞳孔观察器400还包括瞳孔跟踪器照明源406(未示出)。瞳孔跟踪器照明源406以近红外波长照射。近红外波长可以包括700至2500nm；800至1100nm；或900至1000nm。在一个实施例中，近红外波长包括950nm。
[0125] 设备100和系统300还可以包括激光器或超辐射发光二极管，以提供用于调准的照明。
[0126] 系统300的一部分在图1E中示出。系统300包括一个或多个计算设备200，其用于控制两个或更多波前整形器161以产生眼科透镜设计，还用于供电和控制显示器180a、180b、214、420。
[0128] 计算设备200连接到自适应光学光路114中的主微显示器180a和清晰光学光路118中的次微显示器180b和对侧眼3O0D观察器420。
[0129] 个人计算设备200的显卡(未示出)的第二输出端口被分成具有相同输出的两个通道(马耳他十字目标、电影或图像集合)。通过这样做，微显示器180a和180b可以针对两只眼睛30OS、30OD同步。
[0131] 图12中示出了根据本发明的用于测量眼科透镜设计效果的方法500的一个实施例。在502处，光学光路被分成自适应光学光路和视觉生物识别测量光路。在504，眼科透镜设计在位于自适应光学光路中的自适应光学装置中实施。然后，在506，在视觉生物识别测量光路中获得生物识别数据，以测量眼科透镜设计的效果。
[0132] 图2A和2B中示出了适用于本发明的计算设备200的一个实施例。在所示的实施例中，计算设备200包括计算机模块201，其包括例如键盘202、鼠标指针设备203、扫描仪226、外部硬盘驱动器227和麦克风280的输入装置；包括打印机215、显示装置214和扬声器217的输出装置。在一些实施例中，视频显示器214可以包括触摸屏。
[0133] 调制器-解调器(调制解调器)收发器装置216可由计算机模块201用于经由连接221与通信网络220进行通信。网络220可以是广域网(WAN)，例如因特网、蜂窝电信网络或专用WAN。通过网络220，计算机模块201可以连接到其他类似的计算装置290或服务器计算机
291。在连接221是电话线的情况下，调制解调器216可以是传统的“拨号”调制解调器。或者，在连接221是高容量(例如电缆)连接的情况下，调制解调器216可以是宽带调制解调器。无线调制解调器还可以用于到网络220的无线连接。
291。在连接221是电话线的情况下，调制解调器216可以是传统的“拨号”调制解调器。或者，在连接221是高容量(例如电缆)连接的情况下，调制解调器216可以是宽带调制解调器。无线调制解调器还可以用于到网络220的无线连接。
[0134] 计算机模块201通常包括至少一个处理器205和例如由半导体随机存取存储器(RAM)和半导体只读存储器(ROM)形成的存储器206。模块201还包括多个输入/输出(I/O)接口，包括：用于耦合到视频显示器214、扬声器217和麦克风280的音频-视频接口207；用于键盘202、鼠标203、扫描仪226和外部硬盘驱动器227的I/O接口213；用于外部调制解调器216和打印机215的接口208。在一些执行过程中，调制解调器216可包含在计算机模块201内，例如在接口208内。计算机模块201还具有本地网络接口211，其经由连接223允许将计算装置200耦合到本地计算机网络222，也就是局域网(LAN)。
[0135] 还如图所示，本地网络222还可经由连接224耦合到广域网220，连接224通常包括所谓的“防火墙”装置或具有类似功能的装置。接口211可以由以太网电路卡、蓝牙无线布置或IEEE 802.11无线布置或其他合适的接口形成。
[0136] I/O接口208和213可以提供串行和并行连接中的任一个或两者，前者通常根据通用串行总线(USB)标准来实施并且具有相应的USB连接器(未示出)。
[0137] 提供存储装置209并且通常具有硬盘驱动器(HDD)210。也可以使用其他存储设备，例如外部HD 227、USB-RAM驱动器(未示出)、存储卡(未示出)、磁盘驱动器(未示出)和磁带驱动器(未示出)。通常提供光盘驱动器212以用作非易失性数据源。便携式存储器设备，例如光盘(如：CD-ROM、DVD、蓝光盘)、USB-RAM、外部硬盘驱动器和软盘，可用作计算设备200的适当数据源。计算设备200的另一数据源由至少一个服务器计算机291通过网络220提供。
[0138] 计算机模块201的组件205至213通常经由互连总线204进行通信，该通信产生计算装置200的传统操作模式。在图2A和2B所示的实施例中，处理器205通过连接218耦合到系统总线204。类似地，存储器206和光盘驱动器212通过连接219耦合到系统总线204。在其上所描述的计算装置200的示例中可包括IBM计算机和兼容机、Sun Sparc station计算机、苹果计算机；智能手机；平板电脑或类似于包括计算机模块(如计算机模块201)的装置。应当理解，当计算装置200包括智能电话或平板电脑时，显示装置214可以包括触摸屏，并且可以不包括其他输入和输出设备，例如鼠标指针设备201；键盘202；扫描仪226；和打印机215。
[0140] 可以使用计算装置200来实施本发明的方法，其中该方法可以由计算机模块201内可执行的一个或多个软件应用程序233来实施。具体地，本发明方法的步骤可以通过在计算机模块201内执行的软件中的指令231来实施。
[0141] 软件指令231可以形成为一个或多个代码模块，每个代码模块用于执行一个或多个特定任务。软件233还可以分成两个单独的部分，其中第一部分和相应的代码模块执行本发明的方法，第二部分和相应的代码模块管理第一部分和用户之间的图形用户界面。
[0142] 软件233可以存储在计算机可读介质中，包括本说明书描述的存储装置的类型。软件从计算机可读介质或通过网络221或223加载到计算设备200中，然后由计算设备200执行。在一个示例中，软件233存储在由光盘驱动器212读取的存储介质225上。软件233通常存储在HDD 210或存储器206中。
[0143] 具有记录在其上的此类软件233或计算机程序的计算机可读介质是计算机程序产品。计算设备200中的计算机程序产品的使用优选地影响用于实施本发明的方法的装置或设备。
[0144] 在某些情况下，可以提供给用户编码在一个或多个磁盘存储介质225的软件应用程序233，磁盘存储介质225为例如CD-ROM、DVD或蓝光光盘，软件应用程序233通过相应的驱动器212读取，或者可替换地由用户从网络220或222读取。此外，该软件还可以从其他计算机可读介质加载到计算设备200中。计算机可读存储介质是指任何非暂时性有形存储介质，其向计算机模块201或计算设备200提供记录的指令和/或数据以供执行和/或处理。这种存储介质的示例包括软盘、磁带、CD-ROM、DVD、蓝光盘、硬盘驱动器、ROM或集成电路、USB存储器、磁光盘或诸如PCMCIA卡的计算机可读卡，无论这些设备是计算机模块201的内部还是外部。也可参与向计算机模块201提供软件应用程序233、指令231和/或数据的暂时性或非有形计算机可读传输介质的示例，包括无线电或红外传输信道以及网络连接221、223、334，向另一计算机或联网装置290、291和因特网或内联网提供上述软件应用程序233、指令231和/或数据的暂时性或非有形计算机可读传输介质的示例，包括电子邮件传输和记录在网站等上的信息。
[0145] 应用程序233的第二部分和上述相应代码模块可以执行来实施在显示器214上呈现或以其他方式表示的一个或多个图形用户界面(GUI)。通常在具有触摸屏的情况下来操纵键盘202、鼠标203和/或屏幕214时，计算装置200和本发明方法的用户可以用功能上可适应的方式操纵界面以向与GUI相关联的应用程序提供控制命令和/或输入。其他形式的功能自适应用户界面也可以实施，例如使用经由扬声器217输出的语音提示和经由麦克风280输入的用户语音命令的音频接口。可以经由网络220或222发送包括鼠标点击、屏幕触摸、语音提示和/或用户语音命令来操纵。
[0146] 当计算机模块201最初加电时，可以执行加电自检(POST)程序250。POST程序250通常存储在半导体存储器206的ROM 249中。诸如ROM 249的硬件装置有时被称为固件。POST程序250检查计算机模块201内的硬件以确保正常工作，并且通常检查处理器205、存储器234(209、206)和基本输入输出系统软件(BIOS)模块251(也通常存储在ROM 249中)是否正确操作。一旦POST程序250成功运行，BIOS 251激活硬盘驱动器210。硬盘驱动器210的激活使得驻留在硬盘驱动器210上的引导加载程序252经由处理器205执行。引导加载程序252的执行将操作系统253加载到RAM存储器206中，操作系统253在RAM存储器206上开始操作。操作系统253是可由处理器205执行的系统级应用程序，以实施各种高级功能，包括处理器管理、存储器管理、设备管理、存储管理、软件应用程序接口和通用用户界面。
[0147] 操作系统253管理存储器234(209、206)，以确保在计算机模块201上运行的每个程序或应用程序具有足够的存储器以在不与分配给另一程序的存储器冲突的情况下执行。此外，必须正确使用计算装置200中可用的不同类型的存储器，以便每个程序可以有效地运行。因此，聚合存储器234不旨在示出如何分配特定存储器段，而是提供计算机模块201可访问的存储器的一般视图以及如何使用这些存储器。
[0148] 处理器205包括多个功能模块，其包括控制单元239、算术逻辑单元(ALU)240和本地或内部存储器248，有时称为高速缓冲存储器。高速缓冲存储器248通常包括存储数据247的寄存器部分中的多个存储寄存器244、245、246。一个或多个内部总线241在功能上互连这些功能模块。处理器205通常还具有一个或多个接口242，用于经由系统总线204使用连接218与外部设备通信。存储器234通过连接219连接到总线204。
[0149] 应用程序233包括指令序列231，其可包括条件分支和循环指令。程序233还可以包括用于执行程序233的数据232。指令231和数据232分别存储在存储单元228、229、230和235、236、237中。取决于指令231和存储单元228-230的相对大小，可以将特定指令存储在存储单元230中所示的指令所描绘的单个存储单元中。或者，可以将指令分段为多个部分，每个部分存储在单独的存储单元中，如存储单元228和229中所示的指令段所示。
[0150] 通常，处理器205被给予一组在其中执行的指令243。然后，处理器205等待后续输入，处理器205通过执行另一组指令(后续输入)作出反应。每个输入可由多个源中的一个或多个提供，包括当具有触摸屏时由输入设备202、203或214中的一个或多个生成的数据、通过网络220、222之一从外部源接收的数据、从存储设备206、209之一得到的数据或从插入相应读取器212的存储介质225得到的数据。在一些情况下，执行一组指令可以致使数据的输出。执行还可涉及将数据或变量存储到存储器234。
[0151] 所公开的布置使用存储在存储器234中对应的存储单元255、256、257、258中输入变量254。所述布置产生输出变量261，其存储在存储器234中的相应存储单元262、263、264、265中。中间变量268可以存储在存储单元259、260、266和267中。
[0152] 寄存器部分244、245、246、算术逻辑单元(ALU)240和处理器205的控制单元239协同工作，对构成程序233的指令集中的每条指令执行“获取、解码和执行”周期所需的微操作序列。每个获取、解码和执行周期包括：
[0153] (a)获取操作，其从存储单元228、229、230获取或读取指令231；
[0154] (b)解码操作，其中控制单元239确定取出哪个指令；以及
[0155] (c)执行操作，其中控制单元239和/或ALU 240执行指令。
[0156] 此后，可以执行下一指令的进一步提取、解码和执行周期。类似地，可以执行存储周期，控制单元239通过该存储周期将值存储或写入存储单元232。
[0157] 本发明的方法中的每个步骤或子过程可以与程序233的一个或多个段相关联，并且可以由处理器205中的寄存器部分244-246、ALU 240和控制单元239协同工作以执行针对程序233的所述段的指令集中的每个指令的提取、解码和执行周期。
[0158] 如图2A所示，一个或多个其他计算机290可以连接到通信网络220。每个这样的计算机290可以具有与计算机模块201和相应外围设备类似的配置。
[0161] 软件233和处理器205可以在可变形镜162和空间光调制器164上操作，以快速实施和测试光学设计，而无需制造透镜。
[0162] 本发明提供一种眼科透镜，包括根据本发明方法500实施的眼科透镜设计。
[0163] 此外，本发明提供了一种使用本发明的方法500、装置100和/或系统300来优化透镜设计的方法。本发明还提供一种包括优化透镜设计的眼科透镜。
[0164] 实施例
[0165] 用于视敏度和对比敏感度测试的自适应光学系统
[0166] 根据本发明一个实施例的用于测试视觉性能的自适应光学(AO)装置160的光学布局在图3A中示出。在图1A、1B和1C中示出了根据本发明的各种实施例的装置160与设备100的集成。包括屏幕182的主微显示器180a被编程为显示包括视敏度和对比敏感度的视力测试。
[0167] 使用基于阶梯算法的定制软件来控制E目标20的尺寸(参见图3C)以测试视敏度，或者改变‘E’目标20的对比度水平以测量对比度阈值。受试者的任务是四个替代选择，受试者按下键盘按钮以指示E目标20是朝上、下、左还是右。然后，阶梯算法基于受试者的正确或不正确回答来增加E目标20的大小或对比度，以估计阈值分辨率。在目标呈现之间，屏幕182显示灰色随机干扰的掩模20b，其具有与E目标20相等的平均对比度。这是一种心理物理技术，可以最大限度地减少演示之间的适应效果和余像。E目标20被侧翼条20c包围，侧翼条20c提供类似于字母视力表上显示的字母线的横向交互。
[0168] 测试视敏度
[0169] 在自适应光学装置160中使用Tumbling E测试目标20以利用所应用的透镜设计(双区、中心距离同心双焦)测试高对比度的光视视敏度。视敏度在没有任何时间限制下测试。八名健康的年轻受试者参加。仅在左眼30OS进行测量。
[0170] 作为基线测量，还使用受试者的最佳距离球柱校正来测量视敏度。
[0171] 如图5所示，增加外围光学倍率+2D导致高对比度视敏度的损失。然而随着外围光学倍率的不断增加，对视敏度的相对影响达到平稳，因此到外围+4D，视敏度损失变得相对恒定。
[0172] 使用应用设计测试对比敏感度
[0173] 本研究的目的是测试在对比敏感度上应用透镜设计的效果。
[0174] 所有四名受试者在装置160上进行10分钟的对比敏感度测试练习。在受试者熟悉测试程序后，实验操作人员将不同正光学倍率水平的应用透镜设计引导至受试者的左眼30OS。测试顺序是随机的。在测试期间，受试者观看OLED微显示器180a上显示的固定尺寸的“E”目标20，并且在没有时间限制的情况下执行CS测试。
[0175] 该任务是四个替代选择，受试者按下键盘按钮以指示E目标20是朝上、下、左还是右。在该实验中，对受试者进行的CS测试有0.3、0.4和0.6logMAR三种不同的字母大小。
[0176] 增加外围光学倍率降低了受试者的对比敏感度(即，更高的对比度阈值)。
[0177] 如图6所示，与VA(视敏度)结果不同，CS(对比敏感度)随着在外围区域使用高达+6D的正光学倍率而进一步降低。
[0178] 当受试者观察具有较高空间频率含量的目标20(较小的字母大小为0.3和0.4logMAR)时，外围正光学倍率对CS显示出更强的影响。
[0179] 次微显示器
[0180] 如图3B所示，具有与微显示器180a相同规格的次微显示器180b被添加到自适应光学装置160。次微显示器180b通过包括透镜132、冷光镜144和薄膜分束器(PB2)134的光学元件130与系统轴连接。
[0181] 选择次微显示器180b前面的物镜132以产生与微显示器180a相同的系统放大率。
[0182] 改良的系统160使用两个微显示器180a和180b对准，使得显示在其上的图像或屏幕目标184a和184b彼此重叠，但是每个屏幕目标184a和184b处于独立的光学控制下。
[0183] 同时测量脉络膜响应的自适应光学系统的集成
[0184] 包括自适应或可变形镜162和空间光调制器164的自适应光学装置160与视觉生物识别装置120组合，以在对光学设计曝光期间以固定间隔同时测试实验透镜设计对轴向长度/脉络膜厚度的效果，并在停止曝光后的恢复期内再次测试一遍。有利地，该方法提供了无需制造眼科透镜而测试新光学设计的机会。
[0185] 自适应光学装置160中的光学设计的知识已经系统地改变，包括参数，例如相对于透镜中心的正光学倍率的位置和面积以及倍率的进展(变化率)。当受试者通过自适应光学装置160诱导的眼科透镜设计观察时，同时进行脉络膜厚度和轴长度的测量。可以测量各种视网膜位置，包括在中央窝和视网膜周边的不同位置。
[0186] 用于基本视觉研究的自适应光学装置160包括Mirao自适应镜162和HASO Hartmann Shack波前传感器166的主要部件。Mirao自适应镜162可以精确地校准以产生诸如球面像差的像差。然而，因为自适应镜162由52个致动器169(未示出)驱动，所以它在产生具有高倾斜率(steep gradients of power)的光学设计方面的能力有限。
[0187] 为了向装置160提供模拟各种具有挑战性的光学设计的能力，增加了空间光调制器164。在该实施例中，SLM 164从Boulder Nonlinear Systems Inc Designs获得。设计以产生突然的倍率变化，例如具有+10D外围区域的两个区域同心双焦。
[0188] 如图1C和3A所示，SLM 164被集成到与现有自适应或可变形镜162串联的自适应光学装置160中。有利地，这导致两个自适应光学元件的倍率产生宽范围的光学设计。
[0189] 空间光调制器164由液晶165(未示出)层组成，该层响应于下方的电极171的阵列改变折射率，液晶像素/元件尺寸为15×15微米，横跨7.68×7.68mm正方形有源区。
[0190] 利用各种光学设计进行自适应光学装置160输出的验证测试。如图4A和4B所示，当使用HASO波前传感器166直接测量时，在空间光调制器164中精确地实施垂直彗差和球面像差。结合自适应镜162和空间光调制器164的自适应光学装置160提供了快速产生复杂光学设计的能力，然后可靠地测试视觉性能和轴向长度和/或脉络膜响应的各个方面。
[0191] 开发同时测量轴向长度/脉络膜厚度的组合自适应光学刺激系统
[0192] 为了测试眼30OS的轴向长度38对具有自适应光学装置160的光学设计的反应，需要一系列发展。这些问题包括：
[0193] 1.如何控制测试眼睛的调节反应。
[0194] 2.如何在将眼睛暴露于光学设计的同时测量眼睛的轴向长度。
[0195] 3.在通过光学系统观看长达一个小时的过程中，对受试者进行什么样的视觉任务。
[0196] 4.如何让受试者保持在光学系统内对准长达一个小时的连续测试。
[0197] 图1A、1B、1C和图3A、3B中示出了使用的装置100，装置100可控制调节测量光路116和自适应光学光路114并可对其同时观察。如果对侧眼30OD被遮挡并且测试眼30OS观察目标182，则测试眼30OS将基于由自适应光学系统160和Badal透镜系统设置产生的光学设计来适应。例如，可以从零调节需求(远景观看)到高调节需求(例如，5D)到模拟近距离(20cm)观看。
[0198] 还可以通过使用未经测试的对侧眼30OD来控制调节以聚焦在目标184b上，如图1C所示。如果由对侧眼30OD观看到的目标184b是清楚的，则目标184b将控制两只眼睛30OS、30OD的调节反应(测试眼30OS可能被测试中的光学设计模糊)。
[0199] 可以在测试期间的任何时间用HASO波前传感器166检查测试眼30OS的调节反应。通过在测试眼30OS和生物识别装置120之间使用分束器134，测试眼30OS可以同时观察生物识别装置120的视觉生物识别测量光路116和屏幕目标184a。
[0200] 受试者需要通过自适应光学装置160观察目标184长达一小时。在用Lenstar 120测量轴向长度38期间，该过程需要精确且稳定的固定，以便将Lenstar 120测量仪的测量光束117与测试眼30OS的中心凹注视轴对准。为了确保稳定固定，在微显示屏182上呈现马耳他十字目标20作为屏幕目标184，并且通过操纵杆控制将测量光束117的中心(作对受试者显示为红点)与显示在微显示器180a上的马耳他十字中心对准。Lenstar 120之前的分束器110允许受试者同时看到微显示器180a和Lenstar测量光束117。
[0201] 如果对侧眼30OD也需要调节控制，则对侧眼30OD观察器420与测试眼微显示器180a同步，并且双眼30OS和30OD同时看到交叉图案的要素(element)(这被称为离眼观察，其中双眼看到同一场景的类似方面，但是通过不同的光路呈现)。
[0202] 由于在自适应光学系统160中观看马耳他十字图案或静态图像长达一小时是冗长乏味的，因此微显示器180a和远目标监视器/对侧眼30OD观察器420用于同步呈现受试者选择的电影。然后，受试者通过自适应光学系统通过眼科测试设计看电影，该自适应光学系统影响测试眼30OS，同时遮挡对侧眼30OD。或者，可以通过双眼30OD和30OS观看电影，其中眼科测试设计影响通过自适应光学装置160观看的测试眼30OS所看到的图像，同时可以针对清晰视觉最佳地校正对侧眼30OD。该布置在图1E中示出并且示出了可用于控制可变形镜162和空间光调制器164的计算机200。
[0203] 当受试者通过自适应光学装置160观察微显示器目标184时，重要的是受试者保持稳定并且瞳孔32相对于自适应光学装置160的光学光路112保持良好居中。由于近视控制光学设计通常在瞳孔32上具有快速的光学倍率变化，因此光学器件的对准不当会大大改变测试波前的要素的类型和水平。
[0204] 为了最小化患者和瞳孔未对准的这个问题，发明人开发了一种瞳孔跟踪器400，其包括自适应光学装置160中的瞳孔跟踪器路径404，该瞳孔跟踪器路径404向计算装置提供实时反馈，然后向空间光调制器164的控制器168提供实时反馈。瞳孔跟踪器照明源406被选择为950nm(近红外)，以使其对受试者不可见，因此不会引起瞳孔收缩。
[0205] 瞳孔跟踪相机402以30Hz的频率提供对瞳孔32中心的跟踪，并发送跟踪信息到空间光调制器控制器168。然后，控制器168实时地调整由空间光调制器164在其有效表面上产生的波前位置，使得波前(测试光学设计)基本上随着眼睛30OS移动以保持在瞳孔32的中心。以这种方式，在一小时的测试过程中，受试者在测试期间可以稍微移动并且仍然暴露于适当的光学波前。
[0206] 图7示出了瞳孔跟踪和重新使波前图案定于受试者瞳孔32中心的效果。在0.25mm和0.50mm瞳孔偏移的两个示例中，SLM将应用的光学设计的波前重新对准到受试者瞳孔32的中心，与没有瞳孔跟踪的结果相比，实现了更低的残余波前误差。
[0207] 图8示出了当通过系统300观察马耳他十字目标时，在30分钟时间内受试者的瞳孔位置。使用具有腮托和头带的沉重且稳定的头靠而不使用咬合杆。
[0208] 在40分钟的测试中，通过具有四种光学条件(+3D散焦、-3D散焦、+3D纵向球面像差和-3D纵向球面像差)的自适应光学装置160来测试结果的可重复性。同一受试者完成所有四种光学条件两次，使用马耳他十字作为固定目标184持续40分钟一次，并在整个测试期间再次观看电影40分钟。无论何时进行轴向长度测量，电影都会切换回马耳他十字以确保稳定的固定。
[0209] 图9和图10的结果显示了两种测试条件下轴向长度38的变化之间的良好相关性。负散焦和负球面像差都使得测试眼30OS变得更长，正散焦和正球面像差都导致测试眼30OS缩短。
[0210] 使用Lenstar LS900进行轴向长度测量
[0211] 为了确定A扫描中峰值之间的几何距离，Lenstar仪器120使用假定的屈光介质的折射率将光学路径长度转换成几何长度。对于单次A扫描，轴向分辨率约为10微米。
[0212] 使用Lenstar仪器120的通常受试者的单次测量的A扫描允许从每次测量导出一系列视觉生物识别度数。通常总共进行五次测量，随后平均结果。在收集数据后，可以使用仪器软件手动分析每次测量的眼后部的A扫描数据，以确定视网膜和脉络膜厚度。然而，脉络膜厚度可以精确地从光谱域光学相干断层扫描得到，分辨率约为4-5微米。
[0213] 了解光学设计对轴向长度/脉络膜反应的最佳受试者测试条件
[0214] 使用自适应光学装置160进行的研究集中在理解“清除”先前视觉任务效果所需的适当时间段，以及理解通过自适应光学装置160观察到的具有光学设计的结果的先前环境。发明人的研究表明，调节使得脉络膜40略微变薄并且轴向长度38增加(在调节期间)，在调节十分钟后约五分钟消退。其他被认为影响脉络膜厚度42的因素有某些药物、尼古丁和咖啡因。
[0215] 在开始暴露于光学设计之前，发明人使用了20分钟的清除期。在这个时间段，受试者坐在低照度的房间里，佩戴有最佳的屈光矫正，并在6米远的调节距离看电视，以使视网膜34放松调节和适应房间照度。受试者常规的被问及他们对药物、咖啡因和尼古丁的使用。
[0216] 由于人眼显示出轴向长度38和脉络膜厚度42的昼夜变化(在中午左右眼睛最长并且脉络膜最薄)，发明人尽力总是在一天的同一时间测试受试者以避免潜在的昼夜节律的混淆效应。
[0217] 同心设计的自适应光学研究
[0218] 本研究的目的是研究在同心双焦眼科设计的影响下，以及通过自适应光学器件引入眼睛30OS的+3D球形散焦的影响下，轴向长度38的变化的时间过程和幅度。
[0219] 所有受试者都用两种散焦条件测试。每次在试验中使用的散焦类型对受试者隐藏。
[0220] 招募了16名年轻(18-30岁)健康成人。在不同的日子和大约一天中同一时段测试光学散焦条件，以尽量减少昼夜变化对轴向长度的影响。
[0221] 在不同的正散焦条件下(+3D散焦和同心双焦)暴露40分钟后，观察到轴向长度(Axl)38的显著变化(缩短约10微米)。受试者对+3D散焦和同心双焦(具有+6D外围的2mm中心平面区域)显示出类似的缩短反应。一旦通过自适应光学系统对+3D散焦或同心双焦的曝光在40分钟停止，并且眼睛的光学校正处于最佳聚焦状态，眼睛的轴向长度在接下来的15分钟内开始恢复到其原始基线水平。结果如图11所示。
[0222] 轴向长度38的变化表明眼睛能够快速(在40分钟内)察觉通过自适应光学器件引入的光学模糊并改变其轴向长度。
[0223] 本发明已经表明，在40分钟内，眼睛显示出其轴向长度38的可靠变化，这提供了解由测试眼30OS察觉到的透镜设计特征，以调节短期眼睛长度。
[0224] 有利地，本发明克服了制造测试眼科透镜的需求，并且通过瞳孔跟踪软件功能、允许光学设计始终与瞳孔的中心一致地定位。
[0225] 该发现为开发模型提供了重要引导，以引导眼科透镜设计的优化以潜在地控制长期眼睛生长。
[0226] 在本说明书中，术语“包含”、“包含”或类似术语意指非排他性包扩，使得包含一系列要素(element)的设备不单单包括这些要素(element)，也可能包括未列出的其他元件。
[0227] 在整个说明书中，目的是描述本发明而不是将本发明限制于任何一个实施例或特征的特定集合。本领域技术人员可以实施特定实施例的变型，这些变型仍然落入本发明的范围内。
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