眼球的角膜和晶状体包含扭曲视网膜上形成图像的光学像差

研究人员报告了一种新的成像系统，可以消除特定人眼中存在的色差，从而可以更准确地评估视力和眼睛健康。通过拍摄具有多个波长的眼睛最小的光感应单元的照片，该系统还提供了纵向色差(LCA)的第一个客观测量，这可以导致他们与视觉光晕，眩光和颜色感知的关系的新见解。

西雅图华盛顿大学的研究人员在Optica，光学学会的高影响力研究期刊上表示，该技术可以很容易地应用于临床，对于评估与衰老相关的眼睛变化特别有用。并且还可以通过考虑镜片本身的色差来帮助告知新的多焦点镜片的设计。对于视觉研究，该技术可以推进色盲的研究以及不同的人如何看待颜色。

研究小组负责人Ramkumar Sabesan说：“先前补偿眼睛原生LCA的方法依赖于人口平均估计，而不是逐个人的个体化校正。” “我们展示了一种改进的基于滤波器的Badal视力计，它能够以不同的波段调整LCA，并以定制的方式为每个人提供调谐。”

研究人员报告将一种新的光学组件整合到传统的自适应光学仪器中，以生成单眼定制的高分辨率，多波长图像，用于眼睛中最小的锥形光感受器，测量大约2微米。

“我们的研究建立了一个灵活的工具来补偿不同波段的色差，并以个性化的方式，从而有助于未来调查我们如何在环境中看到颜色，不受个人原生彩色瑕疵的影响，”Sabesan说。“现在配备了控制色差的工具，我们计划对正常和不足的色觉进行研究。”

补偿像差

像制造的光学元件如显微镜和相机镜头一样，眼球的角膜和晶状体包含扭曲视网膜上形成的图像的光学像差。像差会模糊投射在人的视网膜上的图像，从而降低他/她的视力。它们还会影响医生在使用眼科仪器观察眼睛内部时获得的图像。

自适应光学是一种补偿这些像差的方法。目前天文学家利用自适应光学技术来解决在通过地球大气层观察空间时出现的像差，这种技术已被纳入眼睛成像工具中。然而，尽管当前的仪器在校正单色像差(那些不依赖于所施加的光的波长而改变的那些)方面是有效的，但是色差(受波长影响的色像差)更具挑战性。

为了解决这个问题，今天的仪器使用关于平均或“典型”眼睛中预期的像差的假设，而不是关于特定人眼中的实际像差的信息。虽然这对于许多应用来说已经足够，但它不太适合需要同时和精细聚焦控制多个波长的其他应用。

为了克服这一局限，研究人员使用了一种称为Badal视力计的装置，它由一对相距一定距离的镜片组成。改变两个镜头之间的距离会改变焦点，而不会改变通过镜头观看的图像的大小。

研究人员修改了这个简单的Badal视力计，通过增加两个滤光片来传输更长波长的光，同时反射更短的光。这些滤光片在传统的Badal验光仪内保持静止，这样，现在，当镜头之间的距离改变时，透射和反射的波段具有微妙的不同焦点水平，足以补偿两个波段的眼睛的原生色差。 。

通过精细调整滤光器的选择，透镜之间的距离和多色彩照明，这种设置可以共同用于以定制的方式测量和补偿色差。

是诊所和实验室的宝贵工具

研究人员在两种不同的自适应光学仪器中实现了他们的新型LCA补偿器：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，这种新方法成功地克服了以前对人眼的天然LCA估计的不一致性，这些估计与焦深，单色像差和与视网膜组织的波长相关的光相互作用有关。当单色和色差都得到补偿时，人的视力仅受到视网膜中锥形光感受器 - 光检测细胞的排列的限制，而去除色差补偿意味着红色或绿色视觉被优化。

研究人员还证明了该系统能够通过最小化色差同时对具有多个波长的最小锥形光感受器进行成像，这表明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表现。这在以前是困难的，因为不存在提供LCA的精细个体化控制的工具。此外，主观和客观地获得的LCA的测量值不匹配。

“通过将该技术应用于两种不同的基于自适应光学的模态，我们展示了高保真度的视觉性能和视网膜成像，一旦色彩和单色像差得到补偿，”Sabesan说。“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，并与大量专门用于测量色差的文献进行比较。”