人眼波前像差隨波長變化及波前在眼內(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。上世紀末，J.Liang等人率先利用Hartmann-Shack波前傳感器較精確地測量了人眼波前像差并利用自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)對其進行矯正，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，為視覺矯正提供準確的工程數(shù)據(jù)。在短短十來年間，視覺矯正技術(shù)產(chǎn)生了巨大變革，波前引導(dǎo)的個性化視覺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)的個性化激光角膜手術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于臨床。然而，個性化視覺矯正尚有若干關(guān)鍵技術(shù)問題亟待解決。
　　 本文圍繞波前技術(shù)，在構(gòu)建個性化眼模型的基礎(chǔ)上，對人眼波前像差特性和個性化視覺矯正進行了如下研究：
　　 眼模型是研究人眼視覺特性和視覺矯正的有效工具。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)計算人眼視軸與光軸之間的夾角alpha，并首次將夾角alpha引入個性化眼

3、模型。利用針對個體人眼測量得到的角膜面型、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性化數(shù)據(jù)，在Zemax軟件中構(gòu)建了考慮視軸方向的個性化眼模型。該個性化眼模型包含更多個體人眼的解剖學(xué)特性，更接近于實際人眼的結(jié)構(gòu)，能夠更加準確地反映個體人眼的光學(xué)特性。
　　 波前引導(dǎo)的個性化激光角膜手術(shù)以術(shù)后人眼高階像差低的優(yōu)點，逐漸為人們所關(guān)注。現(xiàn)行的計算個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、方向的個性化眼模型計算個性化角膜切削深度。在Zemax軟件中以人眼光學(xué)系統(tǒng)最優(yōu)成像為目標對角膜前表面進行優(yōu)化，使出瞳平面的波前像差為零，從而獲得個性化角膜切削深度。將由個性化眼模型方法和光程差方法得到的個性化角膜切削深度進行比較發(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的變化而變化。本文利用個性化眼模型將由近紅外光測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效果，將測量得到的波前像差數(shù)據(jù)用于視覺矯正時，必須對離焦量進行修正。當(dāng)測量波長不同時，離焦的修正量不同。像散和高階像差在測量光和最敏感光下的數(shù)據(jù)差別較小，一般可用于個性化激光角膜手術(shù)。對于精度要求更高的個性化視覺矯正技術(shù)來說，個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。
　　 人眼是一個色差較大的光學(xué)系統(tǒng)，色差對視覺質(zhì)量有一定的影響。本文利用個性化眼模型得到人眼在可見光范圍內(nèi)的波前像

6、差數(shù)據(jù)，并利用加權(quán)疊加的方法計算得到人眼在自然光下的MTF曲線。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，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)各組份對全眼波前像差的貢獻，本文利用個性化眼模型和衍射光學(xué)原理，結(jié)合相位解包裹技術(shù)，計算了波前在眼內(nèi)的傳播過程，得到了眼內(nèi)不同位置處的波前。通過比較角膜前、后平面的波前發(fā)現(xiàn)，大多