人眼波前像差隨波長(zhǎng)變化及波前在眼內(nèi)傳播的研究.pdf

1、人眼視網(wǎng)膜成像的清晰度首先取決于屈光系統(tǒng)的像差。上世紀(jì)末，J.Liang等人率先利用Hartmann-Shack波前傳感器較精確地測(cè)量了人眼波前像差并利用自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行矯正，第一次獲得了高于眼鏡或角膜接觸鏡最佳矯正所能獲得的超視力，第一次獲得了活體視網(wǎng)膜的細(xì)胞尺寸的高分辨率像。波前像差全面地描述人眼光學(xué)系統(tǒng)的成像特性，為視覺(jué)矯正提供準(zhǔn)確的工程數(shù)據(jù)。在短短十來(lái)年間，視覺(jué)矯正技術(shù)產(chǎn)生了巨大變革，波前引導(dǎo)的個(gè)性化視覺(jué)矯正掀起了世界范圍

2、內(nèi)的研究熱潮，特別是波前引導(dǎo)的個(gè)性化激光角膜手術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于臨床。然而，個(gè)性化視覺(jué)矯正尚有若干關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題亟待解決。
　　 本文圍繞波前技術(shù)，在構(gòu)建個(gè)性化眼模型的基礎(chǔ)上，對(duì)人眼波前像差特性和個(gè)性化視覺(jué)矯正進(jìn)行了如下研究：
　　 眼模型是研究人眼視覺(jué)特性和視覺(jué)矯正的有效工具。傳統(tǒng)的眼模型不能描述人眼的像散和高階像差，具有一定的局限性。本文由角膜地形數(shù)據(jù)計(jì)算人眼視軸與光軸之間的夾角alpha，并首次將夾角alpha引入個(gè)性化眼

3、模型。利用針對(duì)個(gè)體人眼測(cè)量得到的角膜面型、夾角alpha、眼內(nèi)各部分介質(zhì)軸向厚度和全眼波前像差等個(gè)性化數(shù)據(jù)，在Zemax軟件中構(gòu)建了考慮視軸方向的個(gè)性化眼模型。該個(gè)性化眼模型包含更多個(gè)體人眼的解剖學(xué)特性，更接近于實(shí)際人眼的結(jié)構(gòu)，能夠更加準(zhǔn)確地反映個(gè)體人眼的光學(xué)特性。
　　 波前引導(dǎo)的個(gè)性化激光角膜手術(shù)以術(shù)后人眼高階像差低的優(yōu)點(diǎn)，逐漸為人們所關(guān)注?，F(xiàn)行的計(jì)算個(gè)性化角膜切削深度的光程差方法存在一定的系統(tǒng)誤差。本文利用所構(gòu)建的考慮視軸

4、方向的個(gè)性化眼模型計(jì)算個(gè)性化角膜切削深度。在Zemax軟件中以人眼光學(xué)系統(tǒng)最優(yōu)成像為目標(biāo)對(duì)角膜前表面進(jìn)行優(yōu)化，使出瞳平面的波前像差為零，從而獲得個(gè)性化角膜切削深度。將由個(gè)性化眼模型方法和光程差方法得到的個(gè)性化角膜切削深度進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，在光區(qū)中心處，兩者非常接近：隨著光區(qū)半徑的增大，兩者之間的差值逐漸增大。
　　 人眼波前像差隨入射波長(zhǎng)的變化而變化。本文利用個(gè)性化眼模型將由近紅外光測(cè)量得到的波前像差轉(zhuǎn)換為人眼最敏感光下的波前像差。

5、結(jié)果表明，為了獲得自然光下好的視覺(jué)效果，將測(cè)量得到的波前像差數(shù)據(jù)用于視覺(jué)矯正時(shí)，必須對(duì)離焦量進(jìn)行修正。當(dāng)測(cè)量波長(zhǎng)不同時(shí)，離焦的修正量不同。像散和高階像差在測(cè)量光和最敏感光下的數(shù)據(jù)差別較小，一般可用于個(gè)性化激光角膜手術(shù)。對(duì)于精度要求更高的個(gè)性化視覺(jué)矯正技術(shù)來(lái)說(shuō)，個(gè)性化眼模型為獲得更為精確的工程數(shù)據(jù)提供了一種有效工具。
　　 人眼是一個(gè)色差較大的光學(xué)系統(tǒng)，色差對(duì)視覺(jué)質(zhì)量有一定的影響。本文利用個(gè)性化眼模型得到人眼在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的波前像

6、差數(shù)據(jù)，并利用加權(quán)疊加的方法計(jì)算得到人眼在自然光下的MTF曲線(xiàn)。當(dāng)高階像差得到矯正后，單色光下的MTF已經(jīng)接近衍射極限，而自然光下的MTF卻離衍射極限很遠(yuǎn)，在中、高空間頻率處，自然光下的MTF約為單色光下MTF的50～60％。
　　 為了了解人眼光學(xué)系統(tǒng)各組份對(duì)全眼波前像差的貢獻(xiàn)，本文利用個(gè)性化眼模型和衍射光學(xué)原理，結(jié)合相位解包裹技術(shù)，計(jì)算了波前在眼內(nèi)的傳播過(guò)程，得到了眼內(nèi)不同位置處的波前。通過(guò)比較角膜前、后平面的波前發(fā)現(xiàn)，大多