专利名称：人眼高阶像差矫正方法
技术领域：
本发明涉及一种采用微光学元件对人眼高阶像差进行矫正的新方法。
背景技术：
近视是当今社会很多人都会遇到的问题。由于工作和学习的原因，在很小的时候就造成了眼睛的近视，并且随着年龄的增长，眼睛还将遇到更多的问题，产生更复杂的变化，如最常见到的老花、散光等。这些问题体现在光学上主要是由于眼睛某些组织发生了复杂的形变，从而产生了严重像差的原因。
为了找回原来明亮的视觉效果，人们很早就想了各种办法对人眼像差进行矫正。通过佩戴硬质、软质眼镜，或者通过手术治疗虽然可以对眼睛的低阶像差进行矫正。但到目前为止对于眼睛的高阶像差却仍然无法进行很好的矫正，特别是在近视、远视以及散光等多种问题并存的情况下，传统方法更显得无能为力。
国内外很早就有人开始人眼像差测量及高阶像差对人眼视觉影响方面的研究，如Rochester大学的David Williams’Iabrary和Heidelberg大学的Junzhong Liang等人经过深入的研究，认为高阶像差对改善人眼视觉效果具有重要作用。中国科学院光电技术研究所自适应光学实验室也已经制作出了能够精确测量人眼高阶像差的设备，为高阶像差矫正奠定了基础。
在人眼高阶像差矫正方面，2000年Rafael Navarro和EstherMoreno-Barriuso等人在Optical letter上发表了“Phase plates forwave-aberration compensation in the human eye”的文章，他们将硬质光学位相片放置于人眼前方，对人眼像差进行矫正。但Rafael Navarro等人提到的方法是采用硬质位相片对人眼像差进行矫正，而硬质材料的人眼像差矫正元件无法放置于人眼内部，实现隐形功能和动态补偿。
发明内容
本发明的技术解决解决问题是克服现有技术的不足，提供一种采用软质材料矫正人眼高阶像差的、有效提高人眼视力水平的人眼高阶像差矫正方法。
本发明的技术解决方案是人眼高阶像差矫正方法，其特点在于包括下列步骤(1)采用人眼像差测量设备精确测量人眼的各阶像差，获取人眼像差数据；采用Shack-Hartmann波前传感系统可方便的实现人眼像差的测量，获取人眼像差的数据。
(2)根据人眼像差数据优化设计像差矫正函数；由于人眼像差会随着时间的变化、环境的变化、以及观察方向的变化而变化。因此人眼像差矫正元件的设计不能像光学系统像差矫正一样简单的取像差数据的共轭，而必须采用像差平衡的方法，综合考虑各种因素对人眼像差影响进行计算机数值计算、设计所需的位相矫正元件。
(3)根据设计的人眼像差矫正函数对光刻掩模进行设计，由于在光刻过程中，光致抗蚀剂的非线性、光的衍射效应等都会使微浮雕的面形产生一定畸变，而且浮雕越深则畸变越严重。为了精确控制浮雕面形，综合考虑了上述各种因素，并根据目标微浮雕数据确定半色调掩模的量化精度，将人眼像差数据一对一转换为掩模灰度数据。最后确定制作掩模版的工艺参数，制作掩模版。
(4)采用制作的掩模对抗蚀剂进行曝光，显影后即可获得抗蚀剂材质的微浮雕结构；根据目标浮雕结构的深度确定需要施加的曝光量，以及显影液浓度、显影时间等参数。通过曝光、显影首先在抗蚀剂表面获得微结构。
(5)以该微结构为母板，采用复制工艺将微结构转移至适于人眼佩带的隐形眼镜材料表面。
本发明与现有技术相比主要有以下优点1.Rafael Navarro等人提到的方法是采用硬质位相片对人眼像差进行矫正，而硬质材料的人眼像差矫正元件无法放置于人眼内部，实现隐形功能和动态补偿。本发明提出在软质材料(现有隐形眼镜材料)表面制作微浮雕结构，从而实现贴近和动态矫正人眼高阶像差的思路。软质材料的人眼高阶像差矫正元件作为隐形眼镜具有广泛应用前景。
2.本发明涉及在软质材料表面制作矫正人眼高阶像差所需的微浮雕结构，不能直接利用在硬质材料上的工艺，需要采用新的成形、传递、面形控制技术解决问题。
3.不仅可用于人眼低阶像差矫正，而且可以矫正人眼高阶像差，改善视觉效果。尤其适合于近视、老花、散光等多种并发症并存的情况。
图1是本发明采用Shack-Hartmann人眼像差测量系统获得的某一近视患者的人眼高阶像差图；图2是本发明实施例1针对矫正器所需微结构设计的半色调掩模局部图；图3是本发明实施例1经过曝光，显影，热熔后制作出的人眼高阶像差矫正器的三维浮雕结构俯视图。
具体实施例方式
实施例1，是通过本发明的方法制作的口径＝6mm的连续浮雕人眼微光学矫正器，其制作过程如下(1)首先采用Shack-Hartmann波前传感系统对某一患者人眼像差进行精确测量，得到图1所示的高阶像差图(即人眼像差数据)。
(2)根据人眼像差数据设计出高阶像差矫正函数；人眼像差会随着时间的变化、环境的变化、以及观察方向的变化而变化。因此人眼像差矫正元件的设计不能像光学系统像差矫正一样简单的取像差数据的共轭。实验中，首先对影响人眼视觉的各种因素设定不同的影像因子，然后采用计算机对人眼视觉效果进行模拟仿真，最后平衡各种影响因素，计算出最佳的像差矫正函数。
(3)根据设计的人眼像差矫正函数制作出如图2所示的半色调的掩模板；由于目标微结构孔径(等于人眼瞳孔直径)约6mm，目标微结构PV值4um，根据激光直写设备的辨率能力，确定半色调掩模量化单元尺寸10um，掩模灰度量化等级100级。将人眼像差数据一对一转换为掩模灰度激光直写设备控制数据。
(4)采用制作的掩模板对抗蚀剂进行曝光，显影。
根据目标浮雕结构的深度，采用曝光量10uJ/cm2，希普列公司显影液MF319，浓度100％、显影时间45s。通过曝光、显影在抗蚀剂表面获得所需的微结构。
(5)以该微结构为母板，采用复制工艺将微结构转移至适于人眼佩带的隐形眼镜材料表面，最终制作的微光学矫正器三维浮雕结构俯视图如图3所示。实验中，采用最原始的一种隐形眼镜材料一硅橡胶进行复制。首先将胶体状的硅橡胶注入模具；然后在紫外光下进行长时间照射，硅橡胶发生聚合反应；当聚合完全后，即可进行脱模处理，在隐形眼镜材料表面即可获得所需的微结构。
权利要求
1.人眼高阶像差矫正方法，其特征在于包括下列步骤(1)采用人眼像差测量设备精确测量人眼的各阶像差，获取人眼像差数据；(2)根据人眼像差数据优化设计像差矫正函数；(3)根据设计的人眼像差矫正函数对光刻掩模进行设计，并根据设计制作掩模板；(4)采用制作的掩模对抗蚀剂进行曝光，显影后即可获得抗蚀剂材质的微浮雕结构；(5)以该微结构为母板，采用复制工艺将微结构转移至适于人眼佩带的隐形眼镜材料表面。
2.根据权利要求1所述的人眼高阶像差矫正方法，其特征在于所述的人眼像差测量设备为采用Shack-Hartmann波前传感系统。
全文摘要
人眼高阶像差矫正方法，其特征在于包括下列步骤(1)采用人眼像差测量设备精确测量人眼的各阶像差，获取人眼像差数据；(2)根据人眼像差数据优化设计像差矫正函数；(3)根据设计的人眼像差矫正函数对光刻掩模进行设计，并根据设计制作掩模板；(4)采用制作的掩模对抗蚀剂进行曝光，显影后即可获得抗蚀剂材质的微浮雕结构；(5)以该微结构为母板，采用复制工艺将微结构转移至适于人眼佩带的隐形眼镜材料表面。本发明不仅可用于人眼低阶像差矫正，而且可以矫正人眼高阶像差，改善视觉效果。尤其适合于近视、老花、散光等多种并发症并存的情况。
文档编号G02C7/04GK1702494SQ20041000911
公开日2005年11月30日 申请日期2004年5月24日 优先权日2004年5月24日
发明者董小春, 杜春雷, 邱传凯, 赵泽宇, 高洪涛, 饶学军, 张雨东 申请人:中国科学院光电技术研究所