專利名稱：用于優(yōu)化人的視覺功能的高階像差校正的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過校正和/或優(yōu)化高階光學(xué)像差來優(yōu)化人的視覺功能。該優(yōu)化特別 是在低光照條件下對高性能活動(dòng)尤其有用。
背景技術(shù)：
人眼的波前誤差類似于鼓的表面。鼓的直徑代表眼睛瞳孔的直徑。如果沒有像 差，則鼓的表面會(huì)是平坦的。然而，幾乎在任何正常的眼睛里都存在由波前中的超前(lead) 或者滯后(lag)表示的光學(xué)誤差，在模擬中即為鼓表面中的山和谷。圓孔上的任意平滑表 面可被描述為各系數(shù)乘以Zernike多項(xiàng)式之和。人眼中的光學(xué)像差現(xiàn)在幾乎全部用這種 方式描述。

圖1示出了最低階的Zernike像差。在“Zernike金字塔”中未示出的是包括 krnike活塞、偏斜(tip)和傾斜(tilt)的最先兩行(徑向次序)。常規(guī)眼鏡包括棱鏡、球 面和柱面校正。棱鏡僅僅是偏斜和傾斜，而球面和柱面是散焦和散光的線性組合。圖1所示的是二階到四階的krnike項(xiàng)^散光、球面、偏斜和傾斜被認(rèn)為是低階 像差。更高徑向次序的所有其它像差被統(tǒng)稱為高階像差。常規(guī)眼鏡試圖提供可能的最佳低 階校正。隨著年齡的增加平均的瞳孔大小明顯減小。通常在陰天晚間的光照條件Gkd/ m2)下，年齡在18歲到40歲之間的人的瞳孔直徑在6. 5mm的鄰域內(nèi)。23在6. 5mm瞳孔中平 均高階均方根(冊幻波前誤差具有0.38微米的數(shù)量級。4很多人有更高級別的高階像差。 為了作比較，要在日間3mm瞳孔中達(dá)到相似的RMS波前誤差需要屈光度1. 2的球面誤差，這 被認(rèn)為是較大的。盡管球面殘差可在調(diào)節(jié)的過程中經(jīng)由透鏡的可變聚焦能力變?yōu)榱?，但?眼睛沒有用于改變高階像差的量的機(jī)制。視敏度表征解析小物體的能力。敏銳度僅僅量度一部分視覺能力。然而，它是較 為公知的視力量度之一。圖2總結(jié)了正常健康眼睛的視敏度對年齡的群體平均，其示出年 齡從18到80歲的223位受試者的IogMAR VA。示出了與數(shù)據(jù)一致的最佳線性和雙線性。5 為了進(jìn)行測量，受試者使用了可能的最佳常規(guī)低階校正。在圖2的曲線圖中，6/6相當(dāng)于20/20的公制。6/3相當(dāng)于20/10的公制并且近似 地表示由于人視網(wǎng)膜的中央凹中的視錐細(xì)胞密度而導(dǎo)致的預(yù)測的Nyquist分辨率限度。理 論上，如果沒有光學(xué)像差，那么人眼應(yīng)當(dāng)能夠大約看見20/10，盡管其精確值可能因人而異。 直到最近，世界紀(jì)錄是20/8。25到四歲的年輕人通常具有最佳的敏銳度，約30歲之后隨 著年齡的增長視力通常變差。隨著年齡增長視力衰退的原因是爭論的一個(gè)話題。主要的三 個(gè)理論包括高階像差的增加及瞳孔大小的隨之減小、眼內(nèi)散射的增加及傳輸損耗、和視錐 細(xì)胞和/或神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的損耗。發(fā)布的報(bào)告對于正常健康的眼睛傾向于支持前兩種理論。任何給定年齡的數(shù)據(jù)中的散射的原因，尤其對于較年輕者的眼睛，大概主要是由于高階像差的存在。一種理論指出，如果人在年輕時(shí)從未有過良好視力，神經(jīng)系統(tǒng)的生長可 能阻止他以后看到Nyquist分辨率限度或者其鄰近，這種情況被稱為屈光性弱視。然而，當(dāng) 使用自適應(yīng)光學(xué)器件校正高階像差時(shí)，所有受試者的視敏度都明顯提高了。8在一項(xiàng)最近的 研究中，一半經(jīng)高階校正的受試者始終展示了超過20/8的敏銳度。9因此，視力受益于高階 像差的校正并不僅僅是理論上的。高階像差校正的一個(gè)最大預(yù)期好處是對比靈敏度的提高。在低光照條件下，當(dāng)瞳 孔直徑和高階像差級別均增大時(shí)，對比靈敏度開始降低。這有兩個(gè)有害效應(yīng)。一是它可能 不再有可能探測某些在例如駕駛、打獵和軍事應(yīng)用中重要的低對比度物體。偽裝的真正定 義就是通過更好地匹配周圍環(huán)境來減小對比度。另一問題是即使物體可被探測到，探測和
識別過程也將花費(fèi)更多時(shí)間。各項(xiàng)研究一直指出，當(dāng)對比靈敏度降低時(shí)反應(yīng)時(shí)間就增加了。
10,11影響典型的人的三個(gè)主要的更高階像差包括慧形像差、三葉形像差和球面像差。 彗形像差是能夠引起對比靈敏度明顯損耗的非對稱像差。圖3示出對在6. Omm瞳孔中具有 0. 19微米RMS彗形像差的受試者的高對比度視力表光學(xué)模擬。12這在平均值的標(biāo)準(zhǔn)差之 內(nèi)。13該模擬假設(shè)所有其它的像差都被完全校正。最頂端的一行是20/100。在低對比度情況下，這些字母會(huì)更加難以識別，當(dāng)然，除了慧形像差以外還有很多 其它可能的像差。為了作比較，圖4示出了基于6. Omm瞳孔的非異常(沒有像差的)視力 表模擬。調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)表征光學(xué)系統(tǒng)多好地保持對比度對空間頻率。圖5示出了在 瞳孔為6. Omm時(shí)沒有像差的受衍射限制眼睛的MTF。在圖6中可以看到在6. Omm瞳孔中僅僅引入0. 19微米慧形像差時(shí)的MTF曲線。由于單一的慧形像差，MTF曲線在所有空間頻率都被嚴(yán)重地壓低。如果球面和柱 面也沒有得到最佳地校正，那么由于低階像差另外將存在嚴(yán)重的對比度損耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供在使用雙筒望遠(yuǎn)鏡、步槍瞄準(zhǔn)鏡、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、夜視鏡以及激光眼 睛保護(hù)設(shè)備時(shí)對人眼高階像差的個(gè)性化校正和優(yōu)化。本發(fā)明將明顯提高這些設(shè)備中的對比 靈敏度和低對比度視敏度。這些視力上的好處將在使用以上標(biāo)識的設(shè)備提高軍用和民用性 能時(shí)被實(shí)現(xiàn)并且發(fā)揮重要作用。技術(shù)目的當(dāng)使用外加個(gè)性化高階像差校正和優(yōu)化的雙筒望遠(yuǎn)鏡時(shí)，對比靈敏度和低對比度 視敏度提高了。當(dāng)使用外加個(gè)性化高階像差校正和優(yōu)化的步槍瞄準(zhǔn)鏡時(shí)，對比靈敏度和低對比度 視敏度和游標(biāo)視敏度提高了。當(dāng)使用高階像差校正和優(yōu)化時(shí)，射手能夠更好地集聚他們的 射擊。通過增加個(gè)性化高階像差校正和優(yōu)化并且利用MTF控制來限制IIT中的混疊提高 了夜視鏡中的對比靈敏度。當(dāng)使用外加個(gè)性化高階像差校正和優(yōu)化的激光眼睛保護(hù)設(shè)備時(shí)，對比靈敏度和低 對比度視敏度提高了。
附圖簡述圖1示出二階到四階krnike像差的圖示。圖2是示出正常健康眼睛的視敏度對年齡的群體平均的曲線圖。圖3是對在6. Omm瞳孔中具有0. 19微米RMS彗形像差的受試者的高對比度視力 表光學(xué)模擬。圖4是對具有無像差的6. Omm瞳孔的受試者的視力表的光學(xué)模擬。圖5是示出具有無像差的6. Omm瞳孔的受試者的MTF曲線圖。圖6是示出具有0. 19微米慧形像差的6. Omm瞳孔的受試者的MTF曲線圖。圖7到圖11示出用6. 89版本的Visual Optics Lab V0L-CT軟件畫出的各種PSF 和MTF曲線。圖12是總像差干涉圖樣(OD)。圖13是示出雙筒望遠(yuǎn)鏡效率對放大倍率的曲線圖。圖14是示出人眼縱向色差的曲線圖。圖15是示出利用自成像Talbot效應(yīng)的衍射波前傳感器的操作的示圖。圖16到圖18示出基于所設(shè)計(jì)的高階透鏡的理論和實(shí)際干涉圖樣。發(fā)明的詳細(xì)描述當(dāng)前，積極的高階像差校正僅可在受限視場上實(shí)現(xiàn)。因此可用受限視場自然地操 作的設(shè)備便成為這類光學(xué)校正的理想選擇。期望高階像差優(yōu)化在其中發(fā)揮主要作用的另一 種類涉及其中瞳孔大小明顯增大的低光照條件。光學(xué)像差通常隨著瞳孔直徑的增大而顯著 地增大，因此可對視力具有更大的影響。本發(fā)明包括設(shè)備中的四種模式的高階波前校正。它 們?nèi)缦滤须p筒望遠(yuǎn)鏡步槍瞄準(zhǔn)鏡夜視設(shè)備激光眼睛保護(hù)眼鏡/護(hù)目鏡前三種自然地利用受限視場。后兩種模式固有地涉及進(jìn)入眼睛的光的降低級別， 從而使瞳孔大小在所有情況下增大。前兩種模式常用于其中瞳孔大小增大的低光照條件。使用諸如Z-View 波前像差計(jì)(Ophthonix有限公司，美國加州圣地亞哥)之類的 波前傳感器測量受試者的高階像差。隨后利用公知技術(shù)制造高階像差校正元件并將其作 為可移動(dòng)元件結(jié)合到感興趣的設(shè)備中。該像差校正元件除了校正和優(yōu)化用戶眼睛的高階 像差以外，也校正設(shè)備自身中的高階殘差。例如，參見美國專利No. 6，813，082,6, 989，938、 6，682，195,6，712，466,6，840，619,6，942，339,7，021，764,6，781，681,7，034，949, 6，761，454,6, 836，371,6, 934，088以及6，976，641，其每一個(gè)均通過引用整體結(jié)合于此。最佳高階像差因?yàn)橐暳τ卸鄠€(gè)獨(dú)立的方面和許多量度，表征視力的質(zhì)量是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)。然 而，廣泛使用的兩類量度是敏銳度和對比靈敏度。如果使人眼受衍射限制(指所有像差都 被消除)以用于諸如5mm之類的大瞳孔直徑，那么對比靈敏度和敏銳度與所可能的相比將 降低到非最佳值。為了更好地理解為什么會(huì)這樣并且為了預(yù)見什么對于最佳視力是必需 的，將檢驗(yàn)這兩種觀點(diǎn)的共有情況。
對比靈敏度對比靈敏度涉及正弦光柵的探測。為了正確地標(biāo)識在諸如視網(wǎng)膜之類的探測器上 成像的光柵的方向和頻率，Nyquist標(biāo)準(zhǔn)將每波長具有最少兩個(gè)探測元件(例如視網(wǎng)膜中 央凹視錐細(xì)胞)。視網(wǎng)膜中央凹中的視錐細(xì)胞的間距具有2. 5微米的數(shù)量級，相當(dāng)于約30 角秒。這導(dǎo)致經(jīng)常引用的約60周/度(cpd)的最大分辨率，相當(dāng)于Snellen敏銳度20/10。使用兩激光束的干涉有可能在視網(wǎng)膜上產(chǎn)生任何期望波長的正弦光柵，從而繞過 眼睛光學(xué)系統(tǒng)。當(dāng)完成這個(gè)時(shí)，受試者正確地識別60cpd以下的光柵的波長和定向。然而， 當(dāng)在視網(wǎng)膜上產(chǎn)生更短的波長時(shí)，受試者仍能看到圖樣，但是所報(bào)告的波長和定向是不正 確的。當(dāng)使Nyquist限度以上的光柵移動(dòng)時(shí)，它們被察覺到是在錯(cuò)誤的方向上移動(dòng)。所發(fā) 生的是60cpd以上的光強(qiáng)度與60cpd以下的空間頻率混淆，因此造成噪聲。15允許Nyquist 限度以上的空間頻率激活視網(wǎng)膜是起相反作用的并且阻礙對情景的正確識別，盡管它仍有 助于指示某物存在的粗糙探測。探測敏銳度和分辨敏銳度之間存在區(qū)別。探測敏銳度是分 辨某物是否在那或者是否已改變的能力。使人們正確地識別和標(biāo)識物體并且確定它們的移 動(dòng)方向的是分辨敏銳度。探測敏銳度良好但分辨敏銳度不良的飛行員有可能能夠看到空中 很遠(yuǎn)距離外的另一飛機(jī)，但是他會(huì)由于對低空間頻率的視網(wǎng)膜混疊而錯(cuò)誤地?cái)喽ㄔ擄w機(jī)在 更近的位置并且錯(cuò)誤判斷其移動(dòng)方向。為了使軍事功能最佳化應(yīng)當(dāng)使分辨敏銳度最大化。完全相同的現(xiàn)象發(fā)生在數(shù)字相機(jī)中。如果相機(jī)透鏡的光學(xué)系統(tǒng)過于優(yōu)良，那么當(dāng) 給包含足夠高空間頻率的景物攝影時(shí)，混疊將導(dǎo)致圖像的劣化。這通常使用防混疊濾波器 來進(jìn)行補(bǔ)救。調(diào)制傳遞函數(shù)或者M(jìn)TF是通過光學(xué)系統(tǒng)從物體傳遞到圖像的對比度的量的量度。 通常將其規(guī)定為對空間頻率的一個(gè)函數(shù)。它是光學(xué)器件的質(zhì)量的一個(gè)量度。較高的MTF通 常是好的，除非空間頻率在探測元件的Nyquist限度以上。從MTF角度來講，要做的最佳事 情便是使MTF在Nyquist以下最大化，并且使其在Nyquist以上最小化。再一次，對于人眼， Nyquist約為60cpd。圖7到圖11繪制了瞳孔直徑從2mm到8mm的受衍射限制的眼睛的 MTF0直徑在3mm以上，MTF在60cpd以上開始迅速增加。問題在于不希望受衍射限制的眼 睛的瞳孔直徑大于約3mm。因此，超過中心3mm直徑的像差結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)達(dá)到使MTF在Nyquist 以下最大化，而使其在Nyquist以上最小化。這通過具有準(zhǔn)確數(shù)量的對稱高階像差來完成。敏銳度可以想象敏銳度的情況是不同的。如果試圖解析高對比度物體上的皺紋邊緣，那 么如何改善光學(xué)損傷？點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)或者PSF是在看諸如恒星之類的點(diǎn)光源時(shí)光在視網(wǎng)膜 上的分布。如果沒有光學(xué)像差，那么PSF直徑或者半峰值全帶寬(FWHM)將隨著瞳孔大小變 大而變小。如果PSF變得比單個(gè)視錐細(xì)胞感光器小會(huì)不會(huì)有問題？這種觀點(diǎn)中的謬誤源于未能認(rèn)識到大腦如何使用視網(wǎng)膜的信息感知位置。眾所 周知，通常人在探測位置時(shí)可以達(dá)到次視網(wǎng)膜中央凹視錐細(xì)胞(sub-foveal-cone)的精確 度。在游標(biāo)視敏度測試中，通常人們可以將三個(gè)點(diǎn)排成一行使其小于2角秒。視網(wǎng)膜中央 凹視錐細(xì)胞感光器的直徑相當(dāng)于35角秒。所發(fā)生的是PSF同時(shí)重疊若干視錐細(xì)胞，并且大 腦將位置插值到次視錐細(xì)胞(sub-cone)精確度?！?如果PSF變得如此狹窄以致于一次僅 僅照亮單個(gè)視錐細(xì)胞，那么可能的精確度會(huì)降低到35角秒或者一個(gè)視錐細(xì)胞直徑。
游標(biāo)視敏度對于視力非常重要。它通過在兩眼的視網(wǎng)膜上記錄圖像的稍微不同的 位置而允許大腦非常精確地測量距離。從敏銳度的角度來講，要做的最佳事情是使PSF的直徑包含若干視錐細(xì)胞感光 器，最好是三個(gè)。對稱的PSF比不對稱的好，因此最佳的是所有方位角的非對稱像差都應(yīng)當(dāng) 被校正并且消除。視錐細(xì)胞感光器的直徑約為30角秒或者約半角分。在圖7到圖11中曲 線旁邊的數(shù)據(jù)欄中列出了瞳孔直徑從2mm到8mm的受衍射限制的眼睛的PSF的FWHM。PSF 的直徑隨受衍射限制的瞳孔的直徑的增大而減小?？梢钥闯?，對于直徑大于約3mm的受衍 射限制的瞳孔，多視錐細(xì)胞重疊標(biāo)準(zhǔn)開始失效。MTF和PSF計(jì)算對瞳孔直徑圖7到圖11中示出的計(jì)算是使用6. 89版本的Visual Optics Lab VOL-CT軟件 作出的(參見參考文獻(xiàn)17)。它們示出，在不存在像差的情況下，接近人視網(wǎng)膜中央凹的 Nyquist分辨率限度的60cpd以上的MTF在瞳孔直徑增大到超過3mm直徑時(shí)也增大。同時(shí)， PSF直徑減小以使其不再重疊若干視錐細(xì)胞。視網(wǎng)膜中央凹視錐細(xì)胞直徑約為0. 5角分。具有極好視力的眼睛的示例一位臨床試驗(yàn)受試者(受試者A)的右眼在不戴眼鏡或者隱形眼鏡的情況下被測 量為具有20/12的敏銳度，其接近于與年輕人一樣好。當(dāng)時(shí)受試者A已46歲，從而使其敏銳 度更加讓人印象深刻。他聲稱自己可以利用瞄準(zhǔn)具用粒丸槍擊中60碼處的1”目標(biāo)，他將此 描述為“令人可怕的好”。在4. 5mm瞳孔上他的高階RMS是0. 66微米，低階RMS是0. 98微 米，總體是1.2微米，這似乎并不是非常讓人印象深刻。當(dāng)時(shí)更令人費(fèi)解的是，這表明良好 的敏銳度可以來自于具有大量像差的眼睛。然而，當(dāng)對他的整個(gè)眼睛繪制了干涉圖樣時(shí)，其 示出他的波前的中心3mm直徑特別地平坦，并且在更大的范圍內(nèi)像差被徹底排除在外。參 見圖12。這說明為了最佳視力而僅僅校正中心3mm的經(jīng)驗(yàn)法則實(shí)際上有作用。在他的例子 中，高階散光和球面像差由中心3mm區(qū)域中的球面和散光補(bǔ)償。在3. Omm直徑時(shí)受試者B每個(gè)眼睛中具有0. 03微米的RMS高階像差，這是非常低 的。他幾乎可以識別整個(gè)低對比靈敏度表。對于很多人來說，將一些測試圖案直接放在面 前他們也看不到。必須參考答案來看看他是否給出正確的回答。因?yàn)樗仔?，所以只?以在約3. Omm外時(shí)獲得他的眼睛上的波前數(shù)據(jù)。他的眼睛說明完美的對比靈敏度對于完美 的3mm瞳孔是可能的。非凡的對比靈敏度并不需要更大的瞳孔。在近來使用自適應(yīng)光學(xué)器件的實(shí)驗(yàn)中，三位受試者的視力均在3mm直徑瞳孔上得 到完全校正，然后在5. 8mm直徑瞳孔上被完全校正。人視網(wǎng)膜中央凹的Nyquist分辨率限 度被預(yù)測為約20/10，目前測量的世界紀(jì)錄是20/8。在所有三位受試者中用3mm校正的敏 銳度被測量為20/7，基本上與世界紀(jì)錄相匹配。然而，用5. 8mm校正并沒有進(jìn)一步提高視 力。摘要中提供的細(xì)節(jié)沒有指示用5. 8mm校正的視覺性能是否實(shí)際上劣化。這些結(jié)果證實(shí) 了 Nyquist分辨率限度的預(yù)測并且與分辨率限度以上的MTF對分辨視敏度沒有用處的觀點(diǎn) 一致。人眼的最佳光學(xué)校正并不是簡單地校正大瞳孔直徑的所有像差。這使很多人一開 始難以理解。他們難以相信更好的光學(xué)器件有時(shí)可以降低視力。對此的解釋在于視網(wǎng)膜的 結(jié)構(gòu)，而不是光學(xué)器件。為了對于3mm直徑或者更小的瞳孔直徑優(yōu)化視力，要做的最佳事情便是消除所有像差?？赡芰钊梭@訝的是，對于大于3mm直徑的瞳孔直徑情況是不同的。對于大于3mm直 徑的瞳孔，要做的最佳事情便是使MTF在Nyquist以下最大化，并且使其在Nyquist以上最 小化?；蛘?，應(yīng)當(dāng)使PSF對稱并且使其具有在視網(wǎng)膜中央凹中重疊約3個(gè)感光器視錐細(xì)胞 的直徑。高階校正的實(shí)現(xiàn)以實(shí)踐方式來實(shí)現(xiàn)高階校正當(dāng)前正在開發(fā)中。使用諸如角膜手術(shù)之類的侵入過程 來校正高階的努力，以及眼內(nèi)植入已因外科手術(shù)和恢復(fù)過程所產(chǎn)生的像差中的不確定和變 化增加了困難。角膜激光手術(shù)有使高階像差級別變得相當(dāng)?shù)貝夯暮荛L歷史。使用波前像 差計(jì)可以容易地標(biāo)識LASIK或者RK受試者，因?yàn)樗麄兊母唠A級別被相當(dāng)?shù)靥岣叩搅藰?biāo)準(zhǔn)以 上。少數(shù)受試者是幸運(yùn)的，但是由于手術(shù)引起的高階像差的增加使大多數(shù)人遭受對比靈敏 度的降低。最近基于波前的校正技術(shù)的引入帶來了希望，激光/角膜手術(shù)可能平均地避免 使得高階級別惡化。隱形眼鏡是另一種可能，但是主要問題涉及穩(wěn)定隱形眼鏡的位置和旋 轉(zhuǎn)使其處于最佳位置。隱形眼鏡自身改變了眼睛的像差，這必須可靠地預(yù)測并將其考慮在 內(nèi)。但是用隱形眼鏡進(jìn)行高階校正必須得到論證。臨床試驗(yàn)已證明用眼鏡片中的高階校正 可以提高視覺性能。在校正和優(yōu)化高階像差之前，必須校正低階像差。由于難以精確測定受試者的屈 光度，并不是總能獲得最佳的低階處方。Z-View 波前像差計(jì)(可從OphthoniX有限公司， 美國加州圣地亞哥購得)快速精確地測定人眼的屈光度并且確定最佳的低階處方。它在 沒有向受試者進(jìn)行個(gè)人輸入的情況下將其完成，并且減少了人為誤差的可能性。另外，它 提供了對高階像差的完整分析。波前制導(dǎo)透鏡技術(shù)于是允許校正眼鏡以及其它設(shè)備中的 高階像差。例如參見美國專利 6，813，082,6, 989，938,6, 712，466,6, 840，619,6, 942，339、 7，021，764以及美國專利公開2006/0052547，所有這些通過引用結(jié)合于此。調(diào)節(jié)視力涉及三個(gè)主要因素眼睛的光學(xué)系統(tǒng)、視網(wǎng)膜和大腦。光學(xué)器件決定MTF和 PSF0視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)將約束條件施加于PSF和MTF，光學(xué)系統(tǒng)必須提供這些以獲得最佳視力。 最后，人實(shí)際上看到的是由大腦基于來自眼睛的信息而計(jì)算的某物。由于眼睛中的像差，視 網(wǎng)膜上的直線的圖像實(shí)際上是歪曲且模糊的。然而，我們?nèi)匀豢吹街本€并且沒有注意到模 糊。這是由于大腦中的處理。在涉及自適應(yīng)光學(xué)的吸引人的實(shí)驗(yàn)中，受試者的像差被消除并且隨后以循環(huán)的形 式再造。令人感興趣的是受試者隨著循環(huán)的像差遭受顯著降低的敏銳度和對比度。用新光 學(xué)狀態(tài)觀看半小時(shí)后，大部分的視力喪失消失了。結(jié)論是大腦適應(yīng)了眼睛中存在的像差，這 一調(diào)節(jié)提高了視覺能力。然而，需要花時(shí)間去適應(yīng)新的像差配置。并不知道實(shí)現(xiàn)最大好處需 要多長的適應(yīng)時(shí)間。然而，在很多情況下已顯示三天就足夠了。例如當(dāng)佩戴將世界的圖像 上下顛倒的護(hù)目鏡時(shí)，三天后此人又能夠以完全正常的方式活動(dòng)，比如簽字以及握手等等。 當(dāng)隨后去除護(hù)目鏡時(shí)，正常功能被保留，因?yàn)榇竽X仍然具有先前使用過的軟件，但是奇異的 感覺會(huì)存在約一小時(shí)。激光損壞產(chǎn)生的小暗點(diǎn)將繼續(xù)模糊一部分視場，但是幾天后受試者 不會(huì)繼續(xù)注意到。這些以及其它示例表明幾天足以允許重大級別的調(diào)節(jié)。結(jié)果，當(dāng)實(shí)現(xiàn)高階像差校正時(shí)，個(gè)人不應(yīng)當(dāng)期望即時(shí)體驗(yàn)最大的視覺好處。應(yīng)當(dāng)允 許相當(dāng)幾天的調(diào)節(jié)以允許大腦學(xué)習(xí)使用最佳方式中的新情形。
高階校正在軍事和運(yùn)動(dòng)設(shè)備中的應(yīng)用雙筒望遠(yuǎn)鏡雙筒望遠(yuǎn)鏡是有著很長發(fā)展歷史的高度發(fā)展的光學(xué)設(shè)備。雙筒望遠(yuǎn)鏡實(shí)質(zhì)上是并 排設(shè)置的兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡以使雙筒望遠(yuǎn)鏡觀看放大的圖像。自從雙筒望遠(yuǎn)鏡擴(kuò)展了人類的視力 范圍，雙筒望遠(yuǎn)鏡性能的優(yōu)點(diǎn)的一個(gè)象征便是使用該雙筒望遠(yuǎn)鏡能夠探測到的目標(biāo)的最大 距離。雙筒望遠(yuǎn)鏡效率被定義為
權(quán)利要求
1.一種可被固定在望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、步槍瞄準(zhǔn)鏡或者雙筒望遠(yuǎn)鏡的目鏡上的可拆卸的 光學(xué)元件，其包括固化聚合材料，所述固化聚合材料(a)具有可變屈光率并且(b)校正受試 者眼睛的一個(gè)或多個(gè)高階像差。
2.如權(quán)利要求1所述的可拆卸的光學(xué)元件，其特征在于，所述固化聚合材料還校正所 述望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、步槍瞄準(zhǔn)鏡或者雙筒望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)中的像差。
3.一種提高受試者游標(biāo)視敏度的方法，其包括優(yōu)化所述受試者眼睛中的高階像差，其 特征在于，校正3mm瞳孔大小內(nèi)的高階像差但不校正大于3mm瞳孔的高階像差。
4.一種可被固定在夜視設(shè)備的目鏡上的可拆卸的光學(xué)元件，其包括固化聚合材料，所 述固化聚合材料(a)具有可變屈光率并且(b)校正受試者的眼睛的一個(gè)或多個(gè)高階像差。
5.一種可被固定在夜視設(shè)備的物鏡端的可拆卸的光學(xué)元件，其包括固化聚合材料，所 述固化聚合材料(a)具有可變屈光率并且(b)消除空間頻率含量超出所述夜視設(shè)備的空 間頻率含量的光。
6.一種激光眼睛保護(hù)設(shè)備中的光學(xué)元件，其包括固化聚合材料，所述固化聚合材料 (a)具有可變屈光率并且(b)校正受試者眼睛的單色像差。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過校正和/或優(yōu)化高性能光學(xué)設(shè)備中的高階光學(xué)像差來優(yōu)化人的視覺功能。該優(yōu)化尤其可用于在低光照條件下使用的高性能設(shè)備，比如雙筒望遠(yuǎn)鏡、步槍瞄準(zhǔn)鏡、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、夜視鏡以及激光眼睛保護(hù)設(shè)備。
文檔編號G02C7/06GK102119355SQ200780017851
公開日2011年7月6日 申請日期2007年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月16日
發(fā)明者A·W·德瑞赫, J·杰斯馬拉尼, L·H·斯弗德魯普 申請人:歐弗搜尼克斯股份有限公司