人眼波前像差表示、测量及矫正研究

人眼波前像差表示、测量及矫正研究。

激　光　生　物　学　报第15卷第3期

2006年6月ACTA　LASER　BIOLOGY　SIN

基础研究

ICA

Vol.15No.3

Jun.2006

人眼波前像差表示、测量及矫正研究

沈建新

(南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016)

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摘　要:目的:,、方

法、表示、人眼波前像差准分子激光矫正的原理,。方法:采用理论研究、计算机模拟、实验室实验等手段。,多项式来表示像差,理论上定量分析Zernike,研究准分子激光切削角膜的机理,通过计算机模拟和实验室实验,用准分子激光矫正低阶,使人眼的视力能够达到20/10上,并能避免当前

PRK、LASIK屈光手术前后像差增大而引起的对视觉质量的影响。

关键词:波前像差;Zernike多项式;人眼像差矫正;准分子激光;角膜

中图分类号:R779.6;TN305.7文献标识码:A

文章编号:100727146(2006)0320257206

TheHumanEyeWavefrontAberrationMeasurement

ExpressionandCorrections

SHENJian2xin

(CollegeofMechanical&ElectricalEngineering,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,Jiangsu,China)

Abstract:WAGCA(wavefrontaberrationguidedcorneaablation)isacornealrefractivesurgerymethodforwavefront2

guidedablation.Thepurposeofthisresearchwastodeterminethecornealcontributiontotheaberrationsofthehumaneyes,andtocreateanidealcorrection.Theresearchwillleadto“perfect”vision,“supervision”vision,“eagle”vi2sion,“aberration”vision,itcanreduceaberrationsandeliminatenightvisionproblemscausedbyPRK/LASIKsurgery.Theconceptofthehumanaberrationwaspresentedandthecauseofaberrationwasanalysed.WeappliedZernikepoly2nomialstodescribetheshapeofanaberratedwavefrontinthepupilofanopticalsystemfittedthedatatoaZernikeseriestoreconstructthewavefrontaberrationsoflivinghumaneye.Withtheexpressionsaberrationguidedcorneaablationdepth,mechanismofactionofexcimerlasercornealsurgery,theschemaoftheexcimerlaseraberrationcorrectionsys2tem,ourexpreimentsresultsshowWAGCAcanreducewavefrontaberration.

Keywords:wavefrontaberration;zernikepolynomials;customisedcornealablation;excimerlasercornea

　　近年来,许多学者发现屈光手术(PRK、LASIK、LASEK)前后人眼波前像差增大对于视觉质量来说

成为一个不可忽略的因素

[122]

。目前对视觉质量的

要求越来越高,特别是光学测量手段的提高,出现了

3

收稿日期:2005207220;修回日期:2006203212

基金项目:江苏省“六大人才高峰”项目(苏人通[2005]6号)

作者简介:沈建新(1969—),男,江苏常熟人,博士,南京航空航天大学副教授.主要研究方向:计算机辅助生物医

学工程、CAD/CAM、制造业企业信息化.(电子信箱)cadatc@http://doc.guandang.net;(电话)025284891002

人眼波前像差表示、测量及矫正研究。

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一些测量波前像差的方法波前像差的方法跃的热点之一

[5][627]

[324]

15卷

,同时也研制出了消除理想波前将会产生一定的差异,如图2所示,瞳孔中心p点,理想波前所在的瞳孔球面的中心是焦点f,波前像差函数w(x,y)是与理想波前和实际波前的距离成比例,对于图2中的折射光线,波前像差可以认为是ab或a’b,对于人眼光学系统,ab与a’b基本相等,实际波前位于理想波前之前,w(x,y)为正

。

。像差研究成为眼视光学最为活

。

本文描述了波前像差概念,应用Zernike多项式来表示人眼波前像差,研究波前像差与准分子激光角膜切削深度的关系,给出了准分子激光进行矫正人眼像差的原理框图,实现了波前像差引导的角膜切削,达到了矫治人眼波前像差的目的。

1　波前像差概念

在理想成像的情况下,点光源经过光学系统后22波前前进的方向相垂直,,一个理想光学系统,如果入射光为单色近轴光,物体上的一个点能获得一个清晰的像点,如图1所示

。

图2　人眼的波前像差ab或a′b

Fig.2　Thewavefrontaberrationisthedistancebe2tweentheaberratedwavefrontandthepupilsphere;thatis,eitherdistanceabora′b,dependingontheprecisedefinition

2　波前像差的zernike表示

图1　一个理想的光学系统(波前的概念)

Fig.1　Anidealopticalsystem(theconceptofwave2front)

2.1　Zernike多项式的数学描述

根据VISA(visionscienceanditsapplications)标

准组

[8]

的研究报告“报告人眼光学像差的标准”,项

目组采用了这个报告中的标准,为了能够以单一的

人眼并非是理想的光学系统,角膜和晶状体的光学性能并非完美,除了离焦和散光外,人眼存在各种像差。由外界物体发出的所有光线,经眼的屈光系统折射后在视网膜上,应形成一个与物体大小不等,而形状相同的像,但实际并不能这样理想形成一个按准确比例的物像。

在没有像差时,进入人眼的波前可以在视网膜上会聚成一个焦点。波前像差即是由实际的波前和理想的无偏差的波前之间的偏差来定义。由于实际光学系统存在像差,将使由光学系统的出射波面发生变形,不复为理想的球波面。

理想波面和变了形的实际波面之间的光程差,即称为波前像差。人眼波前像差可以用图2来表示。

波前像差通常可以用光学路径长度(OPL,opti2

calpathlength)的差异(OPD,opticalpathdifference)来表示。光线通过人眼的光学系统,其实际波前和

Rownumberispolynomialordern,columnnumberissinu2soidalfrequencym,tableentryisthesingle2indexj.

顺序来描述Zernike多项式的系数,避免混淆,采用

Zernike多项式金字塔的形状表示,如图3所示

。

图3　Zernike多项式金字塔

Fig.3　Zernikepyramid

前三阶的Zernike多项式的极坐标形式与直角坐标形式如表1所示。

人眼波前像差表示、测量及矫正研究。

第3期　　　　　　　　　　　　　沈建新:人眼波前像差表示、测量及矫正研究　　　　　　　　　　　　　

rd

Tab.1　ListingofZernikepolynomialsupto3order(10terms)

259

N=OrderM=Frequency

01

J=Index

0123456789

Polarcoordinates1

Rectangularcoordinates12y2x6(2xy)

22

3(-1+2x+2y)226(x-y)23

8(3xy-y)22

y(-+3(x+y)2

3()

32)

DescriptionPistonVerticalprismHorizontalprismAstigmatismaxis45/135Defocus

Astigmatismaxis180/90astigmatismmarycomaarycoma

21122

ρsinθ2ρθ2cosθρsin2ρ-1)(2

2

θcos222

202

3

23

21

13

θρsin3

2

ρθ-2)ρsin(32ρθ-2)ρcos(3

3

……3

三角散光…

2.2　波前像差的Zernike多项式的直角坐标形式,j模数取从0到k(如

从应用光学角度,波前像差有许多种表示方法,由 …… 此处隐藏：8013字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……