介绍了高自由度的复杂非环曲面(自由环面)设计及其在镜片上的应用，重点探讨了眼球转动模型和周边视觉敏锐度(视敏度)评估模型,以及视觉清晰区的定义和量化，最后对自由环面设计镜片的检测方法提出了建议。

模拟眼科诊断中常用的视标测试法，搭建了测试对象通过菲涅耳微棱镜的成像系统，使用光电探测法测试成像的分辨率，获得了不同对比度视标条件下的实验数据.实验结果表明，通过成像系统获得的实验数据与传统的视标测试法获得的临床数据具有一致性.同时，随着使用的菲涅耳微棱镜棱镜度数增大，视标对比度呈现近似等比例下降规律.实验结果分析得出，色散和衍射是引起菲涅耳微棱镜成像对比度恶化的主要原因，并提出了一种采用带有喷涂铬层的中性玻璃滤光片提高成像对比度的解决方案.

近视人眼随年龄的增长会出现老视, 为了实现一副眼镜矫正近视并发老视人眼的远、近视力, 设计了一种非球面衍射型隐形眼镜(CL), 通过非球面CL矫正近视, 并通过衍射环的设计矫正老视。在一个有200度近视和2 D调节力的近视并发老视眼模型上优化CL, 选取的5个设计物距介于250 mm到无限远。研究了0°视场和±4°视场时设计物距下佩戴CL的近视并发老视眼模型的光学性能。结果表明, 佩戴该CL后, 在明视觉条件下(2.8 mm瞳孔直径), 注视不同距离物体时, 人眼视力最低可达1.3, 最高可达1.5; 在间视觉条件下(4.5 mm瞳孔直径), 除注视无穷远处物体时视力略差(0.9), 注视其他距离物体时, 视力均在1.0以上。此外, 佩戴CL后, 眼模型的大视场彗差、像散和畸变均在合理范围内。可见, 所设计CL能够在0~4 D物距范围内提供良好的光学质量和视觉质量, 且中间距离也实现了高质量成像, 成像性能几乎不受瞳孔变化的影响。

为能够模拟观察距离变大时引起的颜色视觉效应，研究了人眼视觉的视锐度特性和对比敏感度特性。通过对人眼视锐度原理的分析，实现了视锐度方法模拟视觉距离增大时的视觉模糊算法；通过对对比敏感度模型测试原理的分析，结合人眼视觉空间频率的多通道特性，实现了基于对比敏感度函数模型模拟视觉距离增大时的视觉模糊算法。视锐度方法可简单模拟视觉距离增大时的模糊效果，可用于观察灰度物体情况。观察彩色物体时，通过使用反差敏感度模型算法，能够模拟视觉感知的多尺度特性、低通和带通滤波特性、局部适应性和颜色感知的叠加性。

Purpose: To investigate the effects of rigid-gas-permeable contact lens (RGP-CL) wear on Zernike astigmatism and visual performance in myopic eyes. Methods: A wavefront sensor was used to evaluate Zernike astigmatism for 21 eyes with minimum astigmatism and 18 eyes with moderate astigmatism under three different modes of refractive correction: the RGP-CL, spectacle lens correcting spherical equivalent (SL) and spectacle lens fully correcting spherical error and astigmatism (fSL). Contrast visual acuity was assessed with a VA tester at four contrast levels and two luminance backgrounds. Results: Compared to the SL wear, RGP-CL wear changed the main axis astigmatism (Z²₂ ) from -0.09 ± 0.34 to 0.34±0.22 for the minimum astigmatism group, while the contrast VA was improved about 0.05 LogMAR (F = 8.06, p < 0.01). For the group with moderate astigmatism, significant reduction in Z²₂ was found for both fSL wear (t = 4.78, p < 0.001) and RGP-CL wear (t = 6.29, p < 0.0001). The changes in astigmatism were significantly correlated between the fSL and RGP-CL wears (r = 0.897, p < 0.0001 for Z^-2₂ ; and r = 0.643, p = 0.004 for Z²₂) . Contrast VA was significantly improved for both fSL and RGP-CL wears and the improvements were significantly correlated between each other for all four contrast levels and two backgrounds. Conclusion: RGP-CL wear induces astigmatism for the eyes with minor astigmatism probably due to a correction of corneal astigmatism and thus a manifesting of the lens astigmatism. For the astigmatic eyes, RGP-CL wear has similar effect on correcting astigmatism as the spectacle lens wear with spherical-cylinder correction and also produces similar visual improvement.

研究一种针对白内障患者的潜在视功能检测仪。采用透射式视力分辨率板并且使进入眼瞳成像光束足够细和有足够的光能量，以致能够通过白内障患者云雾状晶状体中的微小间隙在视网膜上成像，移动透射式视力分辨率板调焦可测出患者的视度在-7D～＋12D之间的潜在视力。进行了光学系统结构设计和理论计算，进行了实验和测试。实验测试结果表明，该系统出瞳位置光斑直径=0.094 mm，测得视力与传统测试方法测得视力相一致。通过该仪器对白内障患者手术前检测，可比较准确预测置换人工晶体手术后达到的视力水平，这对医生和患者都具有重要参考价值。

准确测量和分析人眼的高级像差有助于更好地改善视觉,具有重要的实验和临床意义。测量了实际人眼的波前像差,分析了高级像差对人眼视功能的影响。像差数据由哈特曼夏克(Hartmann-Shack)波前传感器分别对不同瞳孔的人眼进行测量而获得,视功能的评价方法采用了调制传递函数(MTF)、对比敏感度函数(CSF)、斯特雷尔(Strehl)比率。由人眼的波前像差数据和视网膜空间像调制度(AIM)曲线直接给出了视锐度值与对比敏感度值。矫正了离焦与像散后,被测者的平均视锐度值达到了1.0,对比敏感度在低频(20 c/mm)处约为52,高频(80 c/mm)处约为1; 矫正了前4阶像差后,平均视锐度值可提高到1.2,对比敏感度在低频(20 c/mm)处提高到96,高频(80 c/mm)处提高到7。实际人眼各不相同,达到理想成像需矫正高级像差的阶数也不同。矫正了前九阶像差后,均可达到理想成像,斯特雷尔比率值大于0.8。