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模仿人类视觉系统的性能被视为一项艰巨的工作，因为涉及极其复杂的光学元件。在新的工作中，研究人员表明，有可能创建一个透镜系统，使用简单的球面光学元件再现人类视力的某些特征。

来自加拿大拉瓦尔大学的纪尧姆·阿兰(Guillaume Allain)将在4年8月2023日至<>日在加拿大魁北克市举行的光学设计与制造会议上介绍这项研究。

“拥有一个物理眼睛模型，可以准确呈现人眼的全范围视力以及生物学上准确的瞳孔，可以成为我们用于娱乐或医疗目的的设备质量保证的重要工具，”Allain说。

复制人类视觉系统需要彻底了解它是如何工作的。然而，可变折射率材料或曲面感光表面等光学元件以及对宽视场和多层图像处理的要求，使得研究人类视觉系统变得具有挑战性，就好像它是传统的光学系统一样。

在这项新研究中，研究人员报告了一种理解和可视化人眼光学性能的新方法，可用于设计模仿它的透镜系统。为此，他们使用两种不同的计算眼模型来提取关键的光学测量值：入射瞳孔、基于调制传递函数的分辨率和相对照明。

然后，这些测量结果用于创建仅需要球面的简单光学设计。镜头系统旨在首先渲染具有适量细节的场景，以模拟人类视野中图像质量的下降。由于瞳孔的形状和位置也是某些仪器的重要要求，因此准确模拟瞳孔也是该研究项目的一个方面。

为了了解这种方法的效果如何，研究人员将他们设计的镜片系统的性能与人类视觉系统的性能进行了比较。这项质量评估表明，需要最少优化的新设计可以轻松再现人类视觉系统的质量，而无需任何非球面组件，这增加了系统的复杂性。事实上，最初的设计可以通过去除一些表面来放松，并且仍然可以达到类似于人类视觉的质量。

“我们目前正在研究平面相机设计的进一步简化，以及受人眼视网膜曲率启发的弯曲图像传感器的添加如何在这方面有所帮助，”Allain说。

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