对人眼进行成像的系统可校正色差

研究人员报告了一种新的成像系统，该系统可以消除特定人眼中存在的色差，从而更准确地评估视力和眼睛健康状况。通过用多种波长拍摄眼睛最小的光感应细胞，该系统还首次客观测量了纵向色差 (LCA)，这可能导致人们对其与视觉光晕、眩光和色彩感知的关系产生新的认识。

在光学的华盛顿大学西雅图分校的研究人员表示，该技术可以很容易地应用于临床，尤其适用于评估与衰老相关的眼部变化，还可以通过考虑镜片本身的色差来帮助设计新的多焦点镜片。对于视觉研究，该技术可以促进色盲研究以及不同人如何感知颜色。

研究团队负责人 Ramkumar Sabesan 表示：“以前补偿眼睛的原生 LCA 的方法依赖于人口平均估计，而不是根据每个人的情况进行个性化矫正。我们展示了一种改进的基于滤光片的 Badal 验光仪，它能够根据不同的情况调整 LCA乐队和每个人的定制方式。”

研究人员报告称，将一种新的光学组件融入传统的自适应光学仪器中，可以生成眼睛中最小视锥光感受器的个性化高分辨率、多波长图像，其直径约为 2 微米。

“我们的研究建立了一个灵活的工具来弥补“我们能够以个性化的方式在不同波长范围内观察颜色，从而促进未来研究我们如何在环境中观察颜色，不受个人天生的色差影响，”Sabesan 说道。“现在我们配备了控制色差的工具，我们计划对正常和有缺陷的色觉进行研究。”

补偿像差

与显微镜和照相机镜头等制造的光学元件一样，眼球的角膜和晶状体也存在光学像差，这些像差会使视网膜上形成的图像变形。像差会使投射在视网膜上的图像变得模糊，从而降低视力。它们还会影响医生使用眼科仪器观察眼内时获得的图像。

自适应光学是一种补偿这些像差的方法。自适应光学技术目前被天文学家用来处理通过地球大气层观察太空时发生的像差，现已被纳入眼睛成像工具中。然而，虽然目前的仪器可以有效地校正单色像差（不会根据所施加光的波长而改变的像差），但色差（受波长影响的像差）更具挑战性。

为了解决这个问题，如今的仪器使用的是对普通或“典型”眼睛的预期像差的假设，而不是关于特定人眼的实际像差的信息。虽然这对于许多应用来说已经足够了，但它不太适合需要同时精细控制多个波长焦点的其他应用。

为了克服这一限制，研究人员使用了一种名为 Badal 验光仪的设备，该设备由一对相距一定距离的镜片组成。改变两个镜片之间的距离会改变焦点，而不会改变通过镜片看到的图像的大小。

研究人员通过添加两个滤光片对这款简单的 Badal 验光仪进行了改进，这两个滤光片可以透射较长波长的光，同时反射较短波长的光。这些滤光片在传统的 Badal 验光仪中保持静止，这样现在，当镜片之间的距离发生变化时，透射和反射的波长带的聚焦程度就会略有不同，足以补偿眼睛对这两个波长带的固有色差。

通过精细地调整滤镜的选择、镜头之间的距离和多种颜色的照明，该设置可以集体使用，以定制的方式测量和补偿色差。

对临床和实验室来说都是有价值的工具

研究人员将他们的新型 LCA 补偿器应用于两种不同的自适应光学仪器：自适应光学视觉模拟和自适应光学扫描激光检眼镜。他们使用新仪器对人类志愿者的眼睛进行成像。

他们发现，新方法成功克服了之前对人眼原生 LCA 的估计不一致问题，这些 LCA 与景深、单色像差以及波长相关的光与视网膜组织的相互作用有关。当单色像差和色差都得到补偿时，人的视力仅受视网膜中视锥细胞（光检测细胞）的排列限制，而消除色差补偿则意味着红色或绿色视觉得到优化。

研究人员还展示了该系统通过最小化色差同时对具有多种波长的最小视锥细胞进行成像的能力，表明 Badal LCA 补偿器提供了精细的细节水平，这是实现彩色视觉研究的重要进步。

除了提供更好的视网膜内部图像外，该技术还可用于研究色差如何影响视网膜图像质量和视觉性能。这以前很困难，因为不存在提供精细个性化 LCA 控制的工具。此外，主观和客观获得的 LCA 测量值不匹配。

Sabesan 表示：“通过将这项技术应用于两种不同的自适应光学模式，一旦色差和单色像差得到补偿，我们就能展示出高保真度的视觉表现和视网膜成像。这样获得的高分辨率视网膜图像使我们能够客观地量化色差，并与大量致力于测量色差的文献进行比较。”