近视眼镜的光学特性研究|光学|散焦|清晰度|近视眼镜|远视

近视是全球最常见的眼部疾病之一，也是儿童视力损害的主要原因。近视眼球的轴长过长，导致远处物体的成像在视网膜前方，而不是在视网膜上。中高度近视的眼球轴长增加，会增加严重眼部病变的风险，可能导致不可逆的失明。因此，控制近视发展和异常眼球生长是眼科医生和研究者的重要目标。

近几十年来，设计、制造和临床测试了各种眼镜镜片，用于治疗近视进展和儿童眼球生长。然而，这些镜片的光学特性还没有得到全面的评估和比较。因此，在一篇论文中（DOI:10.1364/OPTICA.486389），研究人员量化并比较了单焦点（SV）镜片和两种用于近视管理的镜片：多段式内置散焦（DIMS）和扩散光学技术（DOT）的聚焦和散射特性。

为了研究镜片偏心处的聚焦特性，他们开发了一种基于空间光调制技术的仪器，能够复现近视眼睛的中心和周边像差。他们的表征结果显示，在诱导近视散焦时，与SV和DOT镜片相比，DIMS镜片在周边视网膜处提高了图像对比度和清晰度。另一方面，DOT镜片引起的对比度降低强烈依赖于瞳孔处的亮度。通过他们对镜片成像特性的理解，可能有助于优化未来用于近视进展管理的眼镜设计。

什么是DIMS和DOT镜片？

DIMS和DOT镜片都是利用了周边散焦对近视进展的影响。周边散焦是指在眼睛中心以外区域产生的散焦。一些研究表明，周边散焦可以影响眼球轴长的生长。如果周边散焦与中心散焦相反（即周边远视散焦），则可以抑制近视进展；如果周边散焦与中心散焦相同（即周边近视散焦），则会促进近视发展。

DIMS镜片是由许多小型透镜组成，每个透镯都有不同的屈光度。这些小型透镯在中心区域形成一个单一聚焦区域，在周围区域形成多个远视散焦区域。这样就可以在保证中心清晰度的同时，在周边产生远视散焦信号，从而抑制眼球轴长增加。

DOT镜片是利用了扩散光学技术，在普通单焦点镜片上添加了一层微结构。这些微结构可以改变光线在瞳孔处的亮度分布，从而降低图像对比度，并在周边产生远视散焦信号。这样就可以在不影响中心清晰度太多的情况下，减少图像对比度对眼球轴长增加的刺激。

如何评估这些镜片的光学特性？

为了评估这些镜片在不同偏心处（即距离中心不同距离）的聚焦特性，他们使用了一种基于空间光调制器（SLM）技术的仪器。SLM是一种可以改变入射光波前形状和相位分布的器件。他们利用SLM模拟了不同屈光度、不同像差、不同瞳孔大小和形状的人类眼睛，并通过它们观察了不同类型和强度的物体图像。

为了评估这些镜片在不同亮度条件下的散射特性，他们使用了一个基于LED阵列背景光源和CCD相机的仪器。他们利用LED阵列产生了不同亮度水平和分布模式（均匀或非均匀）的背景光，并通过CCD相机记录了通过各种镜片观察背景光时产生的散射图案。

得到了什么结果？

他们发现，在诱导近视散焦时（即将物体放置在距离眼睛远于最佳聚焦位置），DIMS镜片在周边区域提高了图像对比度和清晰度，而SV和DOT镜片则降低了图像对比度和清晰度。这说明DIMS镜片可以有效地产生周边远视散焦信号，并保持中心区域清晰。

他们还发现，在不同亮度条件下，DOT镜片引起的对比度降低强烈依赖于瞳孔处的亮度水平。当瞳孔处亮度较高时（例如白天或室内灯光下），DOT镜片会显著降低图像对比度；当瞳孔处亮度较低时（例如夜间或暗室下），DOT镜片对图像对比度影响较小。这说明DOT镜片可以根据环境亮度自适应地调节图像对比度，并产生周边远视散焦信号。