波前像差简介.doc

《波前像差简介.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、常识综述从人类视网膜感光细胞的密度推算出人眼的极限视力可达3.0甚至更高，但由于人类进化过程中对远视力的需要逐渐下降，以及角膜和晶状体等器官的光学性能退化等原因，导致出现各种像差，因此人眼的理想视力只有1.5或更差，并且这些像差不能被现有的眼镜和隐形眼镜矫正。波阵面像差（波前像差）原本是一项天文学技术，其发展由来已久，主要用来纠正天文望远镜等的像差，以便能更清晰地观测到更远距离的天体。像差理论做为研究非理想光学系统的基础早已广泛地应用于制造光学精密仪器，当波前像差技术应用于眼科后，才与我们的生活变得更加关系密切。目前波前像差仪有很多种

2、，可分为客观法和主观法两类。客观法根据其设计原理，又可分为：出射型像差仪、视网膜像型像差仪和入射可调式屈光计三种类型；主观法即心理物理学检查方法。客观法的优点是快速、可重复性及可靠性好，但需使用较亮的照明光线，大部分还需要散瞳；主观法无需散瞳，可在眼睛存在调节的状态下检查眼的像差，但需对患者进行训练，检查较慢，可重复性较客观法差。无论是主观法还是客观法像差仪，其基本原理是一样的，即选择性地监测通过瞳孔的部分光线，将其与无像差的理想光线进行比较，通过数学函数将像差以量化形式表达出来。下面根据其设计原理来逐一介绍。一、客观式像差仪1出射

3、型像差仪基于Schack-Hartmann像差理论而建立，见图6-1。Schack-Hartmann波阵面感受器通过测量眼底的点光源反射出眼球的视网膜像来测量波阵面像差。即，使一条细窄光束进入眼球，聚焦视网膜上，光线从视网膜上反射出眼球，穿过一透镜组，聚焦在一个CCD上。如受检眼无像差，则反射的平面波聚成一个整齐的点阵格子图，每一个点的图像准确地落在相应透镜组的光轴上。而当受检眼有像差时，则生成扭曲的波阵面，从而出现扭曲的点图像。通过测量每一个点与其相应透镜组光轴的偏离，就可计算出相应的波阵面像差。基于此原理的像差仪包括WASCA像差

4、分析仪（Zeiss公司），Zywave像差仪（博士伦公司），Aberrometer（爱尔康公司）等。2视网膜像型像差仪以Tscherning像差理论为基础，通过计算投射到视网膜上的光线偏移而得出结果。图6-2基于Tscherning原理的像差测量示意图它是由倍频Nd：YAG激光（532nm）发出的有168单点矩阵的平行激光光束经瞳孔进入眼底（彩图10），由连接计算机的高敏感度的CCD采集视网膜图像（彩图11）。由于屈光介质存在像差，投射到视网膜上的光线达到视网膜后?生偏移，其偏移可以通过投射在视网膜上的格栅观察到，通过视网膜图像分析

5、受检眼的光学像差，即，将视网膜图像上的每个点的位置与它们在理想状态下的相应位置进行比较，根据偏移的结果计算出相应的波阵面像差。基于此原理的像差仪包括Allegretto像差分析仪（Wavelight公司）和视网膜光线追踪仪（Tracy公司）等。3入射可调式屈光计以Smirnov-Scheiner理论为基础，其方法是通过对进入中心凹的每一光线进行补偿调整使之在视网膜成像完善。其原理与临床应用的屈光计、检影镜很相似，所有进入视网膜的光线都向中央一点会聚，通过在各轴向上对瞳孔的快速裂隙扫描而实现，眼底反光被CCD捕捉从而得到眼的波阵面像差

6、。基于此原理的像差仪包括Emory视觉矫正系统和OPD扫描系统（Nidek公司）等。图6-3基于Smirnov-Scheiner原理的像差测量示意图二、主观式像差仪根据光路追踪原理设计，利用空间分辨折射仪以心理物理方法测量人眼像差。假设眼处于衍射的极限时，聚焦在无穷远，因而无穷远的点光源通过瞳孔不同区域进入眼内，将会聚焦在视网膜上的一点。当眼存在像差时，进入眼内的光线将不会聚焦在同一点上，点光源的像将是一个模糊像，该像点与中心发生了偏移，导致波阵面平面的光线射入眼球后由理论上的球面波变成了不规则的曲面波，通过数学换算，得到放大在瞳孔面

7、上的眼底点扩散函数。基于此原理的像差仪有WFA-1000人眼像差仪（苏州亮睛公司）。参数分析及临床应用一、参数分析波阵面像差的表达方法有很多种。在临床上，我们常见的有Zernike函数、均方根、调制传递函数、点扩散函数等，其中最常见且便于理解的是Zernike函数。1Zernike函数是最常用的波阵面像差定量表达方法，是描述眼光学系统波阵面像差的理想的数学模型之一，它是交于单位圆上的序列函数。通过Zernike函数可以将像差量化并分级，可以表达总体像差和组成总像差的各个像差。Zernike函数常见的表达形式为8阶45项，可以分成低阶

8、和高阶，其中0到2阶为低阶，3阶以上是高阶。0阶Ｚ00表示各方向匀称、平整的波阵面，即无像差；1阶Z1-1和Ｚ11分别表示垂直和水平的倾斜（Tilt）；2阶表示离焦（Focusshift）或散光（Astigmatism）