基于個(gè)性化眼光學(xué)結(jié)構(gòu)的人眼色差的研究.pdf

1、人眼存在著相對(duì)較大的色差,其對(duì)視網(wǎng)膜成像的清晰度產(chǎn)生一定影響,尤其當(dāng)單色像差得到很好的矯正后,色差成為影響視覺(jué)質(zhì)量的主要因素。隨著波前技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)人眼的各種單色像差已有深入的研究,但在色差尤其是橫向色差的研究中尚有若干問(wèn)題有待解決。
　　 本文應(yīng)用人眼波前像差技術(shù),在考慮了視軸方向和光軸不重合的個(gè)性化眼光學(xué)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,對(duì)人眼的色差特性以及色差矯正方面進(jìn)行了如下研究:
　　 采用考慮視軸方向和光軸不重合的個(gè)性化眼光

2、學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)可見(jiàn)光波段人眼橫向色差分布進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。以往對(duì)人眼橫向色差的測(cè)量多采用雙色視標(biāo)技術(shù)的主觀方法,不可避免引入一些主觀的誤差。本文由角膜地形圖數(shù)據(jù)計(jì)算得到35只人眼視軸與光軸間夾角,結(jié)合由實(shí)際測(cè)量技術(shù)獲得的人眼各項(xiàng)光學(xué)參數(shù),構(gòu)建考慮視軸方向的個(gè)性化眼光學(xué)結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)主光線(xiàn)追跡,計(jì)算得35只眼睛在470nrn至650 nin波段下中心凹處橫向色差絕對(duì)值的平均值為1.00±0.35 arcmin。統(tǒng)計(jì)人群中將近40％的眼睛的橫向色差數(shù)值集

3、中在0.675 arcmin至0.975 arcmin范圍內(nèi)。大多數(shù)眼睛的中心凹處橫向色差的水平分量比豎直分量大。同時(shí)在水平方向上,多數(shù)眼睛的主光線(xiàn)中短波段光線(xiàn)交于視網(wǎng)膜上的位置比長(zhǎng)波段的更靠近鼻側(cè)。橫向色差隨波長(zhǎng)的變化是非線(xiàn)性的,在長(zhǎng)波段處其變化要比短波段處的平緩。
　　 為了更好地分析軸向色差和橫向色差對(duì)視覺(jué)質(zhì)量的影響,本文運(yùn)用考慮視軸方向和光軸不重合的個(gè)性化眼光學(xué)結(jié)構(gòu)比較以下三種情況下的成像質(zhì)量:存在軸向色差但不存在橫向色

4、差情況、同時(shí)存在軸向色差和橫向色差情況以及同時(shí)矯正了軸向色差和橫向色差情況。研究表明,中心凹處橫向色差對(duì)視覺(jué)質(zhì)量產(chǎn)生的負(fù)面影響要弱于軸向色差的影響,因此中心凹處的軸向色差矯正比橫向色差的矯正更重要。我們還發(fā)現(xiàn),邊緣視場(chǎng)橫向色差的矯正在很大程度上取決于消色差元件的位置,這為人眼色差矯正的研究提供了一定的依據(jù)。
　　 研究了偏離視軸的外置光闌所引入的橫向色差。在ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)軟件中,在構(gòu)建的考慮視軸方向的個(gè)性化眼光學(xué)結(jié)構(gòu)前設(shè)置偏

5、離視軸的人工小孔,對(duì)通過(guò)人工小孔中心的光線(xiàn)進(jìn)行追跡來(lái)分析人眼橫向色差的變化。結(jié)果表明,在中心凹處人眼橫向色差隨外置光闌偏離視軸量的增加而線(xiàn)性增加。8只人眼在420 nm～700 nm波段間的橫向色差平均以5.7 arcmin/mm的速率隨外置光闌偏移量而增加。不同個(gè)體存在一定的差異,變化最大的眼睛以5.95 arcmin/mm增大,最小的以5.46 arcmin/mm增大。
　　 為了研究橫向色差隨視場(chǎng)的變化,本文在考慮視軸方向

6、的個(gè)性化眼光學(xué)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,分析了鼻側(cè)和顳側(cè)5°,10°,15°,20°情況的橫向色差特性。研究發(fā)現(xiàn),橫向色差隨視場(chǎng)角的增加而線(xiàn)性增加,8只人眼的增長(zhǎng)速率存在一定個(gè)體差異,平均值為0.36 arcmin/deg。同時(shí),在固定視場(chǎng)情況下,橫向色差在短波段的變化要比在長(zhǎng)波段的快；對(duì)應(yīng)不同的視場(chǎng),橫向色差隨波長(zhǎng)變化的速率會(huì)有所不同,越接近光軸的入射光線(xiàn)其變化速率越小。
　　 為了矯正色差,本文利用衍射元件負(fù)色散的特性,首次設(shè)計(jì)出一款雙

7、片折射/衍射混雜的消色差系統(tǒng)。結(jié)合Navarro廣角眼模型,將設(shè)計(jì)的雙片折射/衍射混雜消色差系統(tǒng)與單片折射/衍射混雜消色差元件進(jìn)行比較,在整個(gè)視場(chǎng)范圍內(nèi)兩者都能很好的矯正軸向色差,但在大視場(chǎng)處后者引入了更多的橫向色差,而前者卻很好的矯正了人眼的橫向色差,提高了成像質(zhì)量。
　　 波前引導(dǎo)的角膜切削手術(shù)目前逐步成為視覺(jué)矯正方面的主要技術(shù),對(duì)手術(shù)后人眼的各項(xiàng)光學(xué)特性研究已經(jīng)成為視光學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。本文首次基于構(gòu)建的LASIK手術(shù)前、