В Optica, журнале Оптического общества для высокоэффективных исследований, исследователи из Вашингтонского университета, Сиэтл, США.S.А., говорят, что эту технологию можно легко развернуть в клинике, где она может быть особенно полезна для оценки изменений глаз, связанных со старением, а также может помочь в разработке новых мультифокальных линз за счет учета хроматических аберраций в самих линзах. Для исследования зрения этот метод может способствовать изучению дальтонизма и того, как разные люди воспринимают цвет.
«Предыдущие методы компенсации естественной LCA глаза полагаются на средние оценки популяции без индивидуальной коррекции для каждого человека», – сказал руководитель исследовательской группы Рамкумар Сабесан. «Мы демонстрируем модифицированный оптометр Бадала на основе фильтров, который предлагает возможность настраивать LCA для разных диапазонов длин волн и для каждого человека индивидуально."
Исследователи сообщают о включении новой оптической сборки в традиционные инструменты адаптивной оптики для создания индивидуально адаптированных изображений с высоким разрешением и множеством длин волн самых маленьких фоторецепторов конуса в глазу размером около 2 микрон.
«Наше исследование представляет собой гибкий инструмент для компенсации хроматической аберрации в различных диапазонах длин волн и индивидуализированным образом, что облегчает будущие исследования того, как мы видим цвет в нашей среде, без каких-либо препятствий из-за естественных хроматических несовершенств человека», – сказал Сабесан. «Теперь, имея инструменты для контроля хроматической аберрации, мы планируем провести исследования нормального и недостаточного цветового зрения."
Компенсация аберраций
Подобно промышленным оптическим элементам, таким как микроскопы и линзы фотоаппаратов, роговица и хрусталик глазного яблока содержат оптические аберрации, искажающие изображение, формируемое на сетчатке. Аберрации размывают изображения, проецируемые на сетчатку человека, что ухудшает его / ее зрение. Они также влияют на изображения, получаемые врачами при осмотре внутренней части глаза с помощью офтальмологических инструментов.
Адаптивная оптика – это метод компенсации этих аберраций. Технология адаптивной оптики, которая в настоящее время используется астрономами для устранения аберраций, возникающих при наблюдении за космосом через атмосферу Земли, была включена в инструменты визуализации глаз.
Однако, в то время как современные инструменты эффективны при коррекции монохроматических аберраций (тех, которые не меняются в зависимости от длины волны применяемого света), хроматические аберрации (те, на которые влияет длина волны) являются более сложными.
Чтобы обойти эту проблему, современные инструменты используют предположения об аберрациях, ожидаемых в среднем или «типичном» глазу, а не информацию о фактических аберрациях в глазах конкретного человека. Хотя этого достаточно для многих приложений, он менее подходит для других приложений, требующих одновременного и точного управления фокусировкой на нескольких длинах волн.
Чтобы преодолеть это ограничение, исследователи использовали устройство, известное как оптометр Бадала, которое состоит из пары линз, расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Изменение расстояния между двумя линзами изменяет фокус без изменения размера изображения, просматриваемого через линзы.
Исследователи модифицировали этот простой оптометр Бадала, добавив два фильтра, которые пропускают более длинные волны света и отражают более короткие. Эти фильтры оставались стационарными в традиционном оптометре Бадала, так что теперь, когда расстояние между линзами изменяется, полосы пропускания и отражения имеют слегка разные уровни фокусировки, достаточные для компенсации собственной хроматической аберрации глаза для двух полос длин волн.
Путем точной настройки выбора фильтров, расстояний между линзами и многоцветной подсветки эту настройку можно использовать вместе для измерения и компенсации хроматической аберрации индивидуальным образом.
Ценный инструмент для клиники и лаборатории
Исследователи реализовали свой новый компенсатор LCA в двух различных адаптивных оптических приборах: моделирование зрения с адаптивной оптикой и сканирующие лазерные офтальмоскопы с адаптивной оптикой. Они использовали новые инструменты для изображения глаз добровольцев.
Они обнаружили, что новый метод успешно преодолел несоответствия в предыдущих оценках естественной LCA человеческого глаза, связанные с глубиной резкости, монохроматической аберрацией и зависимыми от длины волны световыми взаимодействиями с тканью сетчатки. Когда были компенсированы как монохроматические, так и хроматические аберрации, зрение человека ограничивалось только расположением колбочковых фоторецепторов – светочувствительных клеток – в сетчатке, в то время как удаление компенсации хроматической аберрации означало, что зрение было оптимизировано либо красным, либо зеленым.
Исследователи также продемонстрировали способность системы отображать самые маленькие фоторецепторы конуса с несколькими длинами волн одновременно, сводя к минимуму хроматическую аберрацию, показывая, что компенсатор Badal LCA предлагает высокий уровень детализации, что является важным достижением для исследования цветового зрения.
Помимо обеспечения лучшего изображения внутренней части сетчатки, эта технология полезна для изучения того, как хроматические аберрации влияют на качество изображения сетчатки и зрительные характеристики.
Раньше это было сложно, потому что инструментов, обеспечивающих точный индивидуальный контроль LCA, не существовало. Кроме того, измерения LCA, полученные субъективно и объективно, не совпадали.
«Применяя эту технологию к двум различным моделям на основе адаптивной оптики, мы демонстрируем высокую точность визуализации и визуализации сетчатки после компенсации хроматических и монохроматических аберраций», – сказал Сабесан. «Полученные таким образом изображения сетчатки с высоким разрешением позволили нам объективно количественно оценить хроматическую аберрацию и сравнить ее с большим объемом литературы, посвященной измерению хроматической аберрации."