德国图宾根大学眼科研究所蔡司视觉科学实验室,卡尔蔡司视觉国际有限公司,西班牙穆尔西亚大学健康科学校区光学实验室的研究团队发表在美国光学学会光学期刊的一份文献
摘要
近视是世界上最常见的眼部疾病之一,也是儿童视力损害的主要原因。中度和高度近视的眼轴长度的延长会增加严重眼部病变的风险,可能导致不可逆的失明。近几十年来,眼镜镜片被设计、制造和临床试验用于治疗儿童近视进展和眼部发育异常。然而,这些镜片的光学特性——考虑或不考虑近视眼睛的光学特性——尚未得到全面的评估和比较。因此,在本文中,我们量化并比较了用于近视进展管理的单光(SV)镜片与两种类型的眼镜镜片的聚焦和散射特性:多点离焦(DIMS)和扩散光学技术(DOT)(控优点)。为了研究镜片偏心率下的聚焦特性,我们开发了一种基于空间光调制技术的仪器,可以再现近视眼的中央凹和周边像差。我们的表征显示,当相对于SV和DOT镜片引起近视离焦时,通过周边视网膜的DIMS镜片的图像对比度和清晰度增加。另一方面,DOT镜片的对比度降低强烈地取决于瞳孔处的亮度。通过我们的研究结果对镜片成像特性的理解可能有助于优化未来近视进展管理的眼镜设计。
1.介绍
近视是世界上最常见的眼部疾病之一,也是儿童视力损害的主要原因。这种疾病随着眼睛伸长而发展,并增加其他可能导致不可逆失明的严重眼部病变的风险。根据动物模型和人类的研究,周边视网膜的图像质量(如清晰度或对比度)可能在近视的发生和发展中起作用。
目前减缓近视进展(MP)的治疗方法有:角膜塑形术、阿托品滴眼液、多焦软性隐形眼镜和各种眼镜镜片。后者是侵入性较小的治疗方法,尽管有时临床成功率有限。以前,渐进镜片通过调节镜片曲率来矫正周边远视离焦,但其减缓近视进展的效果较低。目前的眼镜镜片设计依赖于操纵周围视网膜图像的清晰度和对比度,而校正中央凹视觉。由于视网膜图像的光学特性和减慢近视进展的神经元反应尚不清楚,因此镜片的设计有两个主要假设。第一种假说认为,在周边近视离焦后,即入射光线聚集在视网膜前,眼球生长减慢。同时竞争的模糊设计依赖于这个假设,试图增加视网膜前图像的强度和对比度。其中一些设计将球面或非球面微镜片阵列集成在镜片的周边侧视区。前者是多点离焦(DIMS)镜片的情况。矛盾的是,第二个假设认为相邻视锥之间的异常高对比度可能刺激轴向伸长。基于“扩散光学技术”(diffusion optical technology, DOT)的眼镜镜片通过在周边侧视区植入微扩散器来降低周边视网膜的对比度。临床研究了DIMS和DOT镜片延缓近视进展的疗效。
图1:描述眼镜镜片聚焦特性的方法。(a)测量期间再现的物理情况。(b)测量横贯水平子午线的程序偏心率(ε)的透焦psf的仪器。下图是LC-SLM中显示的相位图示例,用于:(i)塑造瞳孔;(ii)校正系统的像差;(iii)增加可编程离焦;(4)再现眼像差。(c)处理测量的高动态范围psf,计算与近视进展相关的光学指标(蓝色阴影):HDR-PSF的最大值(MaxPSF)、调制传递函数(MTF)、MTF下面积(AUMTF)和清晰度。(d)拟模拟三组近视眼的球柱屈光不正(SRE)沿直线的平均值和标准差(分别为线和条)。(a)中,FA,固定目标;P是瞳孔平面。(b)中,BS,分束器;米,镜子;FS,截止场;RLP,旋转线性偏振器;ETLL,电动可调液体镜片。
这类眼镜镜片的光学响应特性将有助于了解其近视控制功能的机制。然而,据我们所知,只有基于微镜片的眼镜镜片通过基于波前的方法进行了光学表征。这种特性要求测量镜片的相位图,以计算传播假设轴上照明。这种方法在离轴照明下再现正常观看条件时存在局限性。此外,波前测量可能不够精确,无法获得DOT镜片中扩散柔光器的最佳空间特征。
在本文中,我们在测量两个角域中的单色点扩散函数(PSF)的基础上进行了光学表征,考虑了聚焦和散射特性。对三种类型的眼镜镜片进行了测试和比较:DIMS、DOT和单光。首先,与以前的方法不同,聚焦特性是在偏心率范围内进行评估的,而相应地再现瞳孔形状和近视眼像差。为此,我们开发了一种新型仪器,可以对复杂的瞳孔进行物理模拟。根据测量的每个PSF计算出四个可能与近视进展相关的光学指标。其次,通过实现光学积分方法对来自周边镜片区域的散射光进行量化,避免了使用高性能探测器。
2.方法
A.测试的眼镜片
测试了三个镜片:标准单光镜片(SV;Carl Zeiss vision International GmbH,Aalen,Germany)、DIMS镜片(MiyoSmart,Hoya Corporation,Tokio,Japan)和DOT镜片(DOT 0.2,SightGlass vision,股份有限公司,Palo Alto,CA,USA)。表1总结了这些镜片的标称特性。
表1:测试镜片的标称特性
B.聚焦特性的测量
我们开发了一种仪器来测量眼镜镜片在偏心率范围内的聚焦特性(ε), 然而,考虑到以下观看条件[见图1(a)]:镜片照明面积取决于ε, 镜片和瞳孔之间的光传播,瞳孔的形状取决于ε(椭圆而非圆形),并且波前误差取决于两者ε以及球面屈光不正(SRE)。
图1(b)显示了仪器的原理图。单色(波长λ, 635 nm),水平线偏振,准直光束(直径12 mm)从具有可编程ε的旋转臂穿过水平子午线投射通过镜片。当光线通过镜片后,一个转向镜引导光线通过所有ε值的唯一路径。照明臂和转向镜安装在两个电动阶段(PRMTZ8, Thorlabs Inc.,Germany, Dachau),具有单个旋转中心。瞳孔位于这个中心。镜片背面到瞳孔的距离约为20毫米。该值相当于常规顶点距离(13mm)和角膜与瞳孔平面在空气中的距离(~ 7mm)的总和。单倍率望远镜共轭液晶空间光调制器(LC-SLM);LETO, Holoeye Photonics AG,柏林,德国),镜面旋转中心的平面。第二个望远镜(放大倍数,1)将LC-SLM与电可调液体镜片(ETLL) (EL-10-30-TC-VIS-12D, Optotune AG, Dietikon, Switzerland)结合。ETLL将PSF聚焦在一个固定位置的照相机(DMK23UM021, The Imaging Source GmbH,不来梅,德国)上,在ε=0°(即穿过中央透明区)补偿镜片的基片度数。
LC-SLM用于:
(i)根据ε对瞳孔进行造型,将瞳孔孔径建模为垂直和水平长度分别为Φ和Φcos(ε)的椭圆。调幅是由纯相位LC-SLM通过载波相位进行的。载波相位为二元光栅[周期,12.8µm;如图1(b.ii)]添加到孔径内的波前区域。调制后,只有+1衍射阶的光没有被图1(b)所示的场光阑滤除。这种方法导致1.4°的视场,足以进行聚焦测试。
(ii)校正主要源自LC-SLM和ETLL的系统像差。校正是通过使PSF强度最大化的爬坡算法进行的,同时,通过测试镜片的清晰中心区域(即ε=0°),依次改变泽尼克多项式的系数——在二阶和四阶之间。图1(b.ii)显示了一个校正图的例子。校正是在偏心上进行的,如附录1所示。
(iii)通过添加球面相位图获得过焦(−5和+5D之间)psf[见图1(b.iii)]。正加离焦和负加离焦分别造成近视和远视聚焦。
(iv)再现如下小节所述的近视眼睛的眼像差(OAs)。图1(b.iv)显示了其中一个像差图。
使用多重曝光方法生成动态范围高于相机限制(8位)或高动态范围psf (HDR-PSF)的psf。简单地说,获得了4张不同曝光时间(30,187,343,500 ms)的PSF图像,并将其归一化为曝光时间。然后,将每张图像的饱和值替换为曝光时间较短的图像的非饱和值。此外,在每次最低曝光时间的采集之前,使用LC-SLM和ETLL之间的旋转线性偏振片(RLP)增加PSF的最大值[见图1(b)]。根据Malus定律,PSF强度与cos2(α)成正比,其中α为RLP传输轴与水平轴之间的夹角,因为LC-SLM调制的光是水平偏振的。为了准确地比较两种情况下的HDR-PSF和增加的离焦,每个HDR-PSF乘以cos−2(α0),其中α0为最佳的参数。
在ε在−25到+25°之间,有或没有近视眼的模拟视差(见下节),获得了透焦hdr - psf。图1(c)说明了每个HDR-PSF的处理过程,以计算与支持镜片设计的MP假设相关的四个光学指标。第一个指标是HDR-PSF的HDR-PSF的最大值(MaxPSF)。其他指标是基于光学传递函数(OTF),这是通过对HDR-PSF应用快速傅里叶变换(FFT)来计算的。随后,通过对OTF的绝对值进行归一化计算调制传递函数(MTF)。作为第二个量,通过对MTF值进行角平均得到MTF曲线(即作为空间频率的函数)。第三个指标是MTF下的总面积(AUMTF)高达每度60个周期(cpd),图像在中央凹视网膜的空间带宽。AUMTF计算为公式1:
式中MTFi,j为M乘M的MTF矩阵的元素(i,j);Circ (i,j)是一个函数,当Δf√i2+j2<60cpd时为1,否则为0;Δf为MTF矩阵的像素大小,以空间频率单位表示。第四个指标是辐条目标扩展图像的清晰度(大小为50微弧)。通过将反FFT应用于OTF与目标傅里叶变换之间的乘积来模拟图像。锐度定义为公式2:
其中,Gx和Gy分别为图像的水平和垂直梯度。
对于每个测试的眼镜镜片,将上述指标归一化到它们在p =0且没有引起离焦和眼像差时的值。
1. 模拟近视眼睛
Jaeken等人先前测量了远视和近视非调节眼在水平子午线上的眼像差。我们采用了这些数据,作为最大瞳孔尺寸为4mm(即Φ≡4mm)的Zernike系数。这些测量在780 nm进行;在635 nm(本文的照明波长)处,系数的分布保持不变。然后分成三组,取右眼系数平均值。两组患者的大小和中心球柱屈光不全(cSRE)分别为(平均值±标准差):1组,10眼,−0.9±0.3 3d;2组7只眼,−2.0±0.3 3d;第三组4眼,−3.1±0.4D。图1(d)显示了三组近视组的SRE与ε的关系。ε在11°和17°之间的测量由于受到视盘的影响而被省略。在每一组中,通过从ε=0处的相应值减去ε=0处的二阶泽尼克系数来模拟中心屈光不正的校正。
C.散射量化
散射使光线偏离到发生聚焦的较大角度(即θ>1°)。一般来说,散射光的数量比PSF的峰值低几个数量级。之前的仪器[见图1(b)]不适合量化散射光,因为相机的动态范围有限(8位),LC-SLM的像素化结构对检索广角psf施加了角度限制。测量广角PSF的另一种方法是在旋转臂上安装一个高动态范围探测器。然而,这些探测器及其电子设备可能无法像数码相机那样负担得起。光学积分法是一种无需专门传感器即可检索径向平均广角psf的技术。这种方法以前被用于量化眼内散射和测试其他眼科光学元件。
在该方法中,将一系列均匀的圆盘(半径,θ)投影在被测镜片前,并通过人工眼记录,如图2(a)所示。这只眼睛由一个双凸镜片(焦距20毫米)、一个圆孔径(直径4毫米)、一个红外阻挡滤光片(编号15-250,Edmund Optics, Barrington, NJ, USA)和一个相机(DMM37UX226, The Imaging Source GmbH, Bremen, Germany)组成。通过轴向移动相机来补偿每个被测镜片的基本功率。成像圆盘中心的强度(Ic)被记录为θ的函数。对Ic的处理以获得PSF是基于这样一个事实,即在圆盘上φ角距离处的每个亮源对Ic的贡献与PSF(φ)相对应。数学上公式3:
在这个方程中,θ=Π/2rad时的PSF积分设为1。在实验中,假设大部分PSF能量都在θ范围内,将Ic(θ)归一化为最大θ处的值。然后,由公式(3)计算出PSF(θ)为公式4
射用s参数量化,定义为θ2psf (θ),θ为度。
图2:散射的测量及其对对比度降低的影响。(a)用于实现光学积分方法的装置,用于从眼镜镜片的外围侧视区检索广角PSF。在这个测量中,镜片被放置在离成像系统孔径最近的地方。(b)评估眩光源影响的装置(a)发光二极管,LED对通过镜片的二元光栅对比度的影响。在本例中,将镜片放置在成像系统孔径前方20mm处。仅使用显示器的红色通道,其主光谱峰居中于631 nm。SF,红外阻挡光谱滤波器。
对于每个PSF(θ)测量,Ic(θ)对应于三个连续强度测量的平均值。θ是增加:0.1°0 <θ≤1∘0.15°或1∘<θ≤5∘,和0.25°5∘<θ≤15∘。Ic是通过对圆盘图像中心10minarc2区域内的强度积分来测量的。最初,Ic数据被减去为θ=0°时的值,以补偿摄像机的暗噪声,然后被归一化为θ=15°时的值。此外,使用MATLAB (the Mathworks Inc., Natick, MA, USA)实现的局部加权线性回归对数据进行平滑处理。我们对θ<0.4°的碟片进行了处理,因为显示器的分辨率会影响较小的碟片的形状质量。公式.(4)中的导数是用相邻值之间的差除以平滑后Ic数据的采样间隔来计算的。对于DOT和DIMS镜片,在其周边侧视区域内的三个不同位置检索PSF(θ)和s(θ)。
将测量值与基线(即不带镜片的成像系统)和不同年龄的标准观测者对应的值进行比较。后一项由国际照明委员会CIE标准提供,详情如下公式5:
式中,θ为度数,年龄为年数,p为色素因子,取值范围为0 ~ 1,分别代表低色素眼和高色素眼。在本文中,p设为0.5。
随后,略微修改了光学设置[见图2(b)],以研究散射对成像的影响。如图1(b)所示,将镜片放置在距离成像镜片20 mm的顶点处。首先,可视化了光源偏心率对DOT镜片散射光空间分布的影响。为此,在暗室中,通过DOT镜片对偏心率(高达14°)不同的白光发光二极管LED进行成像。LED作为眩光源,比屏幕亮423倍。其次,量化了离轴二元光栅(频率为6.5 cpd,偏心率为5°)在中介光和光照明下三种实验情况下的对比度。对于每种情况,显示光栅,而:(i)显示器显示黑色背景,房间是黑暗的;(ii)在显示器正前方放置一个顺轴眩光源(即白色LED),房间为黑暗;(三)在显示器上显示黑白截图,房间被照亮,避免直接暴露在明亮的光源或它们的镜面反射。每种情况下瞳孔平面对应的照度分别为:(i) ~ 2、(ii) 48和(iii) 250勒克斯。通过计算Michelson对比度(MC)来评估光栅的对比度,如下所示公式6:
式中lMax和lMin分别为成像光栅截面的平均最大和最小强度。
3. 结果
A.聚焦特性
图3(a)显示了通过聚焦的hdr - psf在测试镜片的偏心上的三维组成,没有引起偏差。当ε大于10°和~ 3°时,DIMS和DOT镜片的显微结构分别穿过瞳孔。在外围,然而,DIMS镜片创造了“笔形光束”,DOT镜片比SV镜片更迅速地沿着离焦传播光线。ε=−25°时的过焦hdr - psf[见图3(b)]显示了DIMS镜片沿近视离焦处能量的空间集中程度较高,以及DOT镜片中微扩散器的周期性排列。由于这种排列,DOT镜片的PSF在中心峰周围呈现出四个突出的衍射峰。周围峰的平均强度与中心峰的平均强度之比为2.8×10−2。
图3:测量了通过聚焦的psf及其在偏心率ε上的最大强度。(a)无眼像差oa的若干偏心点的三维PSF组成。(b) ε= - 25°时无座角角的透焦PSF。DOT镜片的微扩散器的周期性排列产生了黄色箭头所标记的衍射图案。(c)有oa和无oa时,最大光强MaxPSF随散焦和ε的变化规律。黑色箭头表示由DIMS镜片引起的远视焦移。(d) ε= - 25°有或没有oa时的透焦MaxPSF。绿色箭头表示DIMS对MaxPSF值的增加。红色箭头表示oa引起的远视焦移。在(c)和(d)中,oa是根据中央cSRE安排的。
图3(c)比较了有和没有视点的近视眼的MaxPSF、横角和增加的离焦。此外,图3(d)显示了ε= - 25°时的透焦MaxPSF。OAs导致不对称远视外周焦移,随着cSER的增加而增加,MaxPSF在最佳焦位周围变宽。乍一看,没有一种镜片能纠正这种变化。的确,DIMS镜片在外围造成了轻微的远视焦移(ε= - 25°时为- 0.5D),如图3(c)中的黑色箭头所示。然而,与DOT和SV镜片相比,DIMS镜片中的微镜片在更宽的范围内增加了过焦MaxPSF,无论是否考虑OAs。如图3(d)中绿色箭头所示,近视的这一增量高于远视离焦。在外围,相对于SV镜片,DOT镜片略微降低了最佳焦位周围低附加离焦的MaxPSF值,而在其他地方则增加了MaxPSF值。
图4(a)显示了ε=−25∘时作为空间频率函数的过焦MTF。OAs移动了最佳焦点位置,并拓宽了过焦MTF。与SV和DOT镜片相比,DIMS镜片的MTF值随空间频率的降低更快;然而,DIMS镜片在最佳焦点周围加宽了过焦MTF。DIMS镜片中的微镜片阵列在没有增加散焦的情况下导致MTF分布中的二次峰值。在没有引起的眼像差的情况下,该峰值集中在41cpd。在参考文献中,在543nm的45cpd处发现该峰。当考虑眼像差时,该频率随着cSER的增加而降低[见图4(a)中的白色箭头]。另一方面,在最佳焦点位置,DOT镜片导致MTF值高于DIMS镜片,但低于SV镜片。此外,DOT镜片略微增加了大量离焦的过焦MTF值,如图中粉红色箭头所示。第4(a)段。图4(b)显示了10 cpd时的波谷聚焦MTF,ε=−25°时锥体刺激的空间带宽。这种频率是相关的,因为DOT镜片旨在降低周边视网膜中视锥之间的对比度。在这个频率下,在有和没有眼部像差的最佳焦点位置上,与SV镜片相比,DOT和DIMS镜片的MTF平均分别降低了20±6%和61±3%(±标准偏差)。尽管DOT镜片仅在最佳焦点位置周围±2D的离焦范围内导致比SV镜片更低的MTF,但DIMS镜片导致几乎恒定的过焦MTF值。图4(c)说明了ε=−25∘时眼像差对过焦AUMTF的影响。通过比较图3(d)和4(c),通过聚焦AUMTF和MaxPSF值产生了关于测试镜片的类似陈述,前者比后者更平滑。
图4:MTF测量和参数化,而照射眼镜镜片的周边侧视区(即ε=−25°)。(a) 过焦MTF作为具有和不具有OA的空间频率的函数。粉红色箭头标记通过DOT镜片略微增强的MTF值。(b) 10 cpd的过焦MTF。(c) 通过聚焦AUMTF。以与图类似的方式,如图3(d)所示,红色和绿色箭头分别标记了DIMS镜片的焦深延伸和OA引起的焦移。在(b)和(c)中,根据中心cSRE来布置OA。
可视化1和可视化2分别展示了在无OA和有OA时(ε= - 25°)每个镜片的模拟图像的过焦演变。图5(a)比较了在没有oa的情况下,−3、0和+3D下增加离焦的图像。图5(b)显示了这些图像的过焦清晰度。DOT和SV镜片产生了类似的图像,在最佳焦点位置周围的~ 3D范围内比DIMS镜片的图像更清晰。通过DIMS镜片获得的离焦图像比通过其他镜片获得的离焦图像清晰。
图5:从测量的PSF模拟的图像。(a) 在没有OA的情况下,用周边(ε=−25°)的眼镜镜片的光学响应模拟聚焦内和离焦图像。(b) ε=−25°的图像清晰度是添加和不添加OA的离焦的函数。OA是根据cSRE排列的。
B.量化散射
图6(a)显示了两个原始和平滑的Ic(θ)数据示例。所有被测镜片的原始数据与平滑数据之间的Pearson系数均大于0.994。广角PSF和s参数,从被测镜片的外围尺寸视觉区域测量,分别如图6(b)和6(c)所示。SV和DIMS镜片产生的散射光量与基线相似。相反,DOT镜片中的微散射器会产生大量的散射光。根据CIE标准,对于大于3°的角度,这些量比90岁的观察者估计的要高。
图6:眼镜镜片散射的量化。(a) 在没有眼镜镜片(基线)的情况下并通过DOT镜片的周边侧视区测量的归一化强度Ic。虚线对应于用于进一步处理的平滑数据。(b) 根据CIE检索广角PSF并与老年标准观察员进行比较。(c) 散射参数,遵循(b)中相同的颜色代码。在(b)和(c)中,在周边镜片区域的三个位置测量后,DIMS和DOT镜片的线条周围的阴影对应于最大值-最小值的范围。
通过将DOT镜片放置在顶点距离处,其散射光的数量和分布取决于光源的偏心率,如图7(a)所示。光源在瞳孔上投射出两个高散射区和低散射区,沿光源的偏心率移动。眩光源的图像说明了这一事实。轴上光源(即ε=0°)会产生对称的眩光图像,因为瞳孔同样被镜片散射体的阴影包围。眩光图像的不对称性随着光源的偏心增大而增大,直到眼睛的瞳孔主要被高散射镜片区域包围,如图7(a.ii)中的箭头所示。
图7:散射光对成像的影响。(a) 当照射DOT镜片时,光源的偏心率(ε)导致瞳孔和眩光图像上的散射分布不对称。a.i.这种不对称性的起源。a.ii.当改变眩光源的偏心率时散射光的空间分布:上,眩光图像;下,强度分布跨过虚线。箭头表示不对称的光分布。在正文中可以找到一个深入的解释。(b) 二元光栅(离轴)在中光和明光照明下的图像。光栅上方的蓝线标记了使用公式(6)计算Michelson对比度的横截面(见表2)。
表2:光栅影像在中间视觉、明视觉照明下的Michelson对比度
图7(b)显示了在介聚光光照明下的离轴二元光栅成像。DOT镜片在中间视觉(有眩光存在)和明视觉条件下产生最亮的光幕。离轴光栅在不同光照条件下的迈克尔逊对比列于表2。正如量化散射所预期的那样[图6(c)],当增加照度时,DOT镜片的对比度降低明显高于SV和DIMS镜片。
4. 讨论与结论
我们提出了一种新的方法来表征设计用于控制近视进展的眼镜镜片的光学响应。第一次,这种类型的镜片的表征允许:(i)获取和参数化过焦PSF,同时再现真实的观看条件下的照明几何形状和眼波前误差;(ii)量化周边侧视区结构产生的散射量。我们开发了一种新的基于空间光调制技术的仪器来评估跨偏心和离焦范围的聚焦特性。采用光学积分法对散射进行量化。测试了两种类型的眼镜镜片(DIMS和DOT),并与单光眼镜镜片进行了比较。
DOT镜片和SV镜片的聚焦性能在有OA和没有OA的情况下相似。它们的度量仅在周边(即|ε|<5°)在较窄的离焦范围内(±0.5D)围绕最佳焦距。在这个范围内,DOT镜片的图像较暗,并且稍微模糊,因为其PSF的中心峰被其他较低的峰所包围[见图3(b)]。这些峰源于微扩散器的周期性排列。然而,DOT镜片降低视网膜对比度的主要机制是光散射。对于大于3°的角度,微扩散器产生的散射光量高于老年标准观察者的估计。沿着ε的对比度降低的量化并不简单,因为它强烈依赖于镜片表面的照度,暴露于眩光源(或其镜面反射)及其位置,如图7所示。尽管有大量的散射光,但镜片佩戴者并没有感到眩光不适。对比灵敏度随偏心率的降低可以解释这一点。
而在DIMS镜片中,由于镜片孔径小,使得聚焦深度扩大,近视离焦的最大强度更高[见图3(d)]。这种能量分布在加入近视眼的眼部像差后仍保持不变。因此,通过DIMS镜片的离焦周边图像比其他测试镜片更清晰。此外,DIMS镜片的周边侧视区不会产生散射光。
在临床试验的第一年,DOT和DIMS镜片在减少近视进展方面的临床疗效相似。与佩戴SV隐形眼镜的对照组相比,DOT镜片在1年内分别使cSER和眼轴长度的进展减少了50%和74%。在DIMS镜片的情况下,这些值分别对应于~ 69%和65%。有趣的是,我们发现在暗视觉光照和中间视觉光照明下(没有眩光源),即当成像主要由聚焦特性控制时,DIMS镜片比DOT镜片在最佳焦点位置周围的周边对比度降低更高[见图4(b)和图4(c)]。另一方面,DOT镜片强烈降低了光照明或眩光源存在下的对比度(见表2)。需要考虑的一点是,儿童在明视觉照明条件下几乎有一半的时间。因此,DOT镜片降低对比度的时间是DIMS镜头的一半。然而,DOT(ε≤3°)镜片的周边侧视区的影响比DIMS(ε≤10°)镜片的偏心率小。这些发现表明,必须进行进一步的研究,以:(i)了解光照和视杆细胞对DOT镜片疗效的作用,因为视网膜周边的视杆细胞比视锥细胞更多,并且对光敏感,但目前支持DOT镜片的理论只考虑了后者;(ii)检查DIMS镜片中更小的清晰中心区域是否能像Smith等人所期望的那样提高其功效。
以前,DIMS镜片的成像特性是在使用干涉测量或基于Shack-Hartmann传感器的仪器获取微透镜阵列的波前后进行测试的。波前最初在轴向照明下传播,以描述远焦平面和近焦平面的特性,而不考虑眼部像差。随后,测试包括模型的中央凹球差,调节滞后,瞳孔大小对儿童观看距离的依赖。与该方法不同的是,我们通过镜片面积、瞳孔形状和根据偏心率的眼部像差来评估镜片。此外,我们基于psf的方法避免了检索镜片的相位图。后者可能导致采样不足或伪影,潜在地影响聚焦或散射分析。作为在聚焦和散射领域测量PSF的另一个优点,它们不需要使用具有高动态范围的专用相机或光电探测器。
尽管我们的方法在评估聚焦特性方面具有上述优势,但也存在一些局限性。首先,尽管ε(±25°)的范围足以显示所引入的方法的能力,但这一范围可以扩展。在我们的系统中,当旋转到较大角度时,旋转电机的支架会阻挡照明臂。其次,根据可用的广角像差数据的特性,本文使用了4mm的最大瞳孔大小。在近视进展对照的情况下,这种尺寸可能略小,因为治疗通常对8岁至13岁的儿童进行,这些儿童在明视觉照明条件下的瞳孔尺寸为5.0毫米。然而,LC-SLM的多功能性使仪器能够再现更大的瞳孔大小。第三,在多色照明下的PSF采集或成像受到LC-SLM的色差和用于幅度调制的线性载波相位产生的棱镜效应的阻碍。克服这一限制的一种可能方法是用几个单色光源进行顺序照明和采集,对每个光源校正系统的像差。然后,多色PSF或图像将对应于单色PSF的总和。用这种方法可以研究眼镜镜片的色差及其微观结构。为了完成这项研究,应该考虑离轴眼部色差(沿可见光谱)的波长依赖性。第四,仪器配置允许一维扫描。然而,不对称眼镜镜片(例如渐进镜片)也可以通过旋转进行测试。最后,作为论文的限制,这里显示的结果不能推广,因为每种类型的眼镜镜片只测试了一个样本。
总之,对DIMS、DOT和单光眼镜镜片的成像特性进行了表征和比较。一种新颖的仪器能够在偏心率范围内进行过焦窄角PSF测量,而再现真实的观看条件。一旦已知广角眼像差,该仪器还可以评估定制眼镜镜片中近视进展相关的光学量。此外,在检索广角PSF之后,对眼镜镜片产生的散射光进行量化。这一全面的表征是朝着更全面地了解成像特性对减缓近视进展的影响的关键一步,以提高未来镜片设计的功效。
声明:本文并非医学诊断建议也非眼部健康信息建议
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也可尝试戴镜测量评估实际佩戴效果,但可能镜片反光等多种干扰因素。
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优选推荐魔术箱形式的视力表,而投影这类形式可以考虑在投影板位置侧面增加遮光板。
参考部分文献,特定距离需要考虑不同屈光度处方设计多付产品的组合方案
尼德克NT-510眼压计,气流轻柔,体验相对更舒适。高端型号NT-530系列加入中央角膜厚度数据校正眼压数值,数据更精准。
尼德克TS-310综合验光系统,占地面积仅0.25平方米,标准化按键流程操作,无需经验同样准确结果
很多场景下部分视功能数据已经提示第二付看近专用处方
尼德克自动综合验光仪单眼瞳距可调整。内部光学镜片经计算设计,实际光学体验与最终成镜结果基本一致。
零售店日常可采用尼德克LE-1200系列和LEXCE系列全自动磨边机,无需经验,标准化按键流程操作,高品质磨片结果。