專利名稱：人眼高階像差矯正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用微光學(xué)元件對人眼高階像差進(jìn)行矯正的新方法。
背景技術(shù)：
近視是當(dāng)今社會(huì)很多人都會(huì)遇到的問題。由于工作和學(xué)習(xí)的原因，在很小的時(shí)候就造成了眼睛的近視，并且隨著年齡的增長，眼睛還將遇到更多的問題，產(chǎn)生更復(fù)雜的變化，如最常見到的老花、散光等。這些問題體現(xiàn)在光學(xué)上主要是由于眼睛某些組織發(fā)生了復(fù)雜的形變，從而產(chǎn)生了嚴(yán)重像差的原因。
為了找回原來明亮的視覺效果，人們很早就想了各種辦法對人眼像差進(jìn)行矯正。通過佩戴硬質(zhì)、軟質(zhì)眼鏡，或者通過手術(shù)治療雖然可以對眼睛的低階像差進(jìn)行矯正。但到目前為止對于眼睛的高階像差卻仍然無法進(jìn)行很好的矯正，特別是在近視、遠(yuǎn)視以及散光等多種問題并存的情況下，傳統(tǒng)方法更顯得無能為力。
國內(nèi)外很早就有人開始人眼像差測量及高階像差對人眼視覺影響方面的研究，如Rochester大學(xué)的David Williams’Iabrary和Heidelberg大學(xué)的Junzhong Liang等人經(jīng)過深入的研究，認(rèn)為高階像差對改善人眼視覺效果具有重要作用。中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所自適應(yīng)光學(xué)實(shí)驗(yàn)室也已經(jīng)制作出了能夠精確測量人眼高階像差的設(shè)備，為高階像差矯正奠定了基礎(chǔ)。
在人眼高階像差矯正方面，2000年Rafael Navarro和EstherMoreno-Barriuso等人在Optical letter上發(fā)表了“Phase plates forwave-aberration compensation in the human eye”的文章，他們將硬質(zhì)光學(xué)位相片放置于人眼前方，對人眼像差進(jìn)行矯正。但Rafael Navarro等人提到的方法是采用硬質(zhì)位相片對人眼像差進(jìn)行矯正，而硬質(zhì)材料的人眼像差矯正元件無法放置于人眼內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)隱形功能和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用軟質(zhì)材料矯正人眼高階像差的、有效提高人眼視力水平的人眼高階像差矯正方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是人眼高階像差矯正方法，其特點(diǎn)在于包括下列步驟(1)采用人眼像差測量設(shè)備精確測量人眼的各階像差，獲取人眼像差數(shù)據(jù)；采用Shack-Hartmann波前傳感系統(tǒng)可方便的實(shí)現(xiàn)人眼像差的測量，獲取人眼像差的數(shù)據(jù)。
(2)根據(jù)人眼像差數(shù)據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)像差矯正函數(shù)；由于人眼像差會(huì)隨著時(shí)間的變化、環(huán)境的變化、以及觀察方向的變化而變化。因此人眼像差矯正元件的設(shè)計(jì)不能像光學(xué)系統(tǒng)像差矯正一樣簡單的取像差數(shù)據(jù)的共軛，而必須采用像差平衡的方法，綜合考慮各種因素對人眼像差影響進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算、設(shè)計(jì)所需的位相矯正元件。
(3)根據(jù)設(shè)計(jì)的人眼像差矯正函數(shù)對光刻掩模進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于在光刻過程中，光致抗蝕劑的非線性、光的衍射效應(yīng)等都會(huì)使微浮雕的面形產(chǎn)生一定畸變，而且浮雕越深則畸變越嚴(yán)重。為了精確控制浮雕面形，綜合考慮了上述各種因素，并根據(jù)目標(biāo)微浮雕數(shù)據(jù)確定半色調(diào)掩模的量化精度，將人眼像差數(shù)據(jù)一對一轉(zhuǎn)換為掩?；叶葦?shù)據(jù)。最后確定制作掩模版的工藝參數(shù)，制作掩模版。
(4)采用制作的掩模對抗蝕劑進(jìn)行曝光，顯影后即可獲得抗蝕劑材質(zhì)的微浮雕結(jié)構(gòu)；根據(jù)目標(biāo)浮雕結(jié)構(gòu)的深度確定需要施加的曝光量，以及顯影液濃度、顯影時(shí)間等參數(shù)。通過曝光、顯影首先在抗蝕劑表面獲得微結(jié)構(gòu)。
(5)以該微結(jié)構(gòu)為母板，采用復(fù)制工藝將微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至適于人眼佩帶的隱形眼鏡材料表面。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比主要有以下優(yōu)點(diǎn)1.Rafael Navarro等人提到的方法是采用硬質(zhì)位相片對人眼像差進(jìn)行矯正，而硬質(zhì)材料的人眼像差矯正元件無法放置于人眼內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)隱形功能和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。本發(fā)明提出在軟質(zhì)材料(現(xiàn)有隱形眼鏡材料)表面制作微浮雕結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)貼近和動(dòng)態(tài)矯正人眼高階像差的思路。軟質(zhì)材料的人眼高階像差矯正元件作為隱形眼鏡具有廣泛應(yīng)用前景。
2.本發(fā)明涉及在軟質(zhì)材料表面制作矯正人眼高階像差所需的微浮雕結(jié)構(gòu)，不能直接利用在硬質(zhì)材料上的工藝，需要采用新的成形、傳遞、面形控制技術(shù)解決問題。
3.不僅可用于人眼低階像差矯正，而且可以矯正人眼高階像差，改善視覺效果。尤其適合于近視、老花、散光等多種并發(fā)癥并存的情況。


圖1是本發(fā)明采用Shack-Hartmann人眼像差測量系統(tǒng)獲得的某一近視患者的人眼高階像差圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例1針對矯正器所需微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的半色調(diào)掩模局部圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例1經(jīng)過曝光，顯影，熱熔后制作出的人眼高階像差矯正器的三維浮雕結(jié)構(gòu)俯視圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1，是通過本發(fā)明的方法制作的口徑＝6mm的連續(xù)浮雕人眼微光學(xué)矯正器，其制作過程如下(1)首先采用Shack-Hartmann波前傳感系統(tǒng)對某一患者人眼像差進(jìn)行精確測量，得到圖1所示的高階像差圖(即人眼像差數(shù)據(jù))。
(2)根據(jù)人眼像差數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出高階像差矯正函數(shù)；人眼像差會(huì)隨著時(shí)間的變化、環(huán)境的變化、以及觀察方向的變化而變化。因此人眼像差矯正元件的設(shè)計(jì)不能像光學(xué)系統(tǒng)像差矯正一樣簡單的取像差數(shù)據(jù)的共軛。實(shí)驗(yàn)中，首先對影響人眼視覺的各種因素設(shè)定不同的影像因子，然后采用計(jì)算機(jī)對人眼視覺效果進(jìn)行模擬仿真，最后平衡各種影響因素，計(jì)算出最佳的像差矯正函數(shù)。
(3)根據(jù)設(shè)計(jì)的人眼像差矯正函數(shù)制作出如圖2所示的半色調(diào)的掩模板；由于目標(biāo)微結(jié)構(gòu)孔徑(等于人眼瞳孔直徑)約6mm，目標(biāo)微結(jié)構(gòu)PV值4um，根據(jù)激光直寫設(shè)備的辨率能力，確定半色調(diào)掩模量化單元尺寸10um，掩?；叶攘炕燃?jí)100級(jí)。將人眼像差數(shù)據(jù)一對一轉(zhuǎn)換為掩?；叶燃す庵睂懺O(shè)備控制數(shù)據(jù)。
(4)采用制作的掩模板對抗蝕劑進(jìn)行曝光，顯影。
根據(jù)目標(biāo)浮雕結(jié)構(gòu)的深度，采用曝光量10uJ/cm2，希普列公司顯影液MF319，濃度100％、顯影時(shí)間45s。通過曝光、顯影在抗蝕劑表面獲得所需的微結(jié)構(gòu)。
(5)以該微結(jié)構(gòu)為母板，采用復(fù)制工藝將微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至適于人眼佩帶的隱形眼鏡材料表面，最終制作的微光學(xué)矯正器三維浮雕結(jié)構(gòu)俯視圖如圖3所示。實(shí)驗(yàn)中，采用最原始的一種隱形眼鏡材料一硅橡膠進(jìn)行復(fù)制。首先將膠體狀的硅橡膠注入模具；然后在紫外光下進(jìn)行長時(shí)間照射，硅橡膠發(fā)生聚合反應(yīng)；當(dāng)聚合完全后，即可進(jìn)行脫模處理，在隱形眼鏡材料表面即可獲得所需的微結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.人眼高階像差矯正方法，其特征在于包括下列步驟(1)采用人眼像差測量設(shè)備精確測量人眼的各階像差，獲取人眼像差數(shù)據(jù)；(2)根據(jù)人眼像差數(shù)據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)像差矯正函數(shù)；(3)根據(jù)設(shè)計(jì)的人眼像差矯正函數(shù)對光刻掩模進(jìn)行設(shè)計(jì)，并根據(jù)設(shè)計(jì)制作掩模板；(4)采用制作的掩模對抗蝕劑進(jìn)行曝光，顯影后即可獲得抗蝕劑材質(zhì)的微浮雕結(jié)構(gòu)；(5)以該微結(jié)構(gòu)為母板，采用復(fù)制工藝將微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至適于人眼佩帶的隱形眼鏡材料表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人眼高階像差矯正方法，其特征在于所述的人眼像差測量設(shè)備為采用Shack-Hartmann波前傳感系統(tǒng)。
全文摘要
人眼高階像差矯正方法，其特征在于包括下列步驟(1)采用人眼像差測量設(shè)備精確測量人眼的各階像差，獲取人眼像差數(shù)據(jù)；(2)根據(jù)人眼像差數(shù)據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)像差矯正函數(shù)；(3)根據(jù)設(shè)計(jì)的人眼像差矯正函數(shù)對光刻掩模進(jìn)行設(shè)計(jì)，并根據(jù)設(shè)計(jì)制作掩模板；(4)采用制作的掩模對抗蝕劑進(jìn)行曝光，顯影后即可獲得抗蝕劑材質(zhì)的微浮雕結(jié)構(gòu)；(5)以該微結(jié)構(gòu)為母板，采用復(fù)制工藝將微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移至適于人眼佩帶的隱形眼鏡材料表面。本發(fā)明不僅可用于人眼低階像差矯正，而且可以矯正人眼高階像差，改善視覺效果。尤其適合于近視、老花、散光等多種并發(fā)癥并存的情況。
文檔編號(hào)G02C7/04GK1702494SQ20041000911
公開日2005年11月30日 申請日期2004年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月24日
發(fā)明者董小春, 杜春雷, 邱傳凱, 趙澤宇, 高洪濤, 饒學(xué)軍, 張雨東 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所