人眼像差测量方法研究

由于人们对视力矫正的需求,近几十年来人眼像差测量技术得到长足进步。目前已经出现了可以重建波前的测量波像差的激光追迹技术,同步像差仪,哈特曼-夏克传感器,塔尔博特传感器,阴影像差仪,视网膜仪,主观追迹技术以及直接评价人眼视觉质量的干涉测量技术及双程法。现回顾和描述了各种技术的原理,并做了比较,同时提出了眼像差研究的发展方向。     

人眼波前像差客观测量的研究

分析波动光学中人眼像差的产生机理和波前像差的表示方式。运用Zernike多项式表示人眼波前像差函数,研究Zernike多项式与人眼波像差的对应关系以及一些高级像差对人眼成像质量的影响。通过对自适应光学中Zernike多项式重建波前理论的研究,重点分析了应用Hartmann-Shack波前传感器测量人眼客观像差并用变形反射镜矫正人眼像差的解决方案。对提高正常眼睛的视力和人眼屈光矫正手术具有重要的实验和临床价值。     

像差测量中瞳孔中心的处理与跟踪研究

人眼像差仪的诞生和应用,对眼科和视光学的发展起到极大的推动和促进作用。主要研究了主观式人眼像差仪的测量,着重于测量过程中图像处理部分的研究,以达到对瞳孔中心的实时跟踪,确保对人眼波前像差测量的准确性和精确性。     

人眼像差仪中瞳孔自动跟踪的实现

瞳孔自动跟踪技术是通过对像差仪采集到的人眼图像进行图像处理,对准分子激光人眼屈光手术中患者眼球进行准确定位,消除患者眼球转动对手术造成的影响。该技术已用于人眼像差仪中,并取得了良好的效果。     

基于波前编码技术的眼底成像系统

提出了一种混合光学-数字眼底成像系统,该系统不需要探测和补偿不同人眼带来的像差的动态变化,即可获取高分辨率的视网膜图像。该系统在出瞳位置放置一块三次相位掩膜板对眼底图像进行编码,然后采用维纳滤波算法复原获取清晰图像。利用基于光学成像的二维卷积模型对该系统进行了仿真实验,结果表明,针对不同个体的人眼像差,三次相位板可以使系统的点扩散函数在一定范围内保持一致,从而校正包含离焦、彗差、像散、三叶草在内的人眼像差,获得清晰的眼底图像。该系统的设计简化了传统眼底相机的复杂光学结构,是一种便携式结构。     

准分子激光人眼像差矫正系统的研究

准分子激光人眼像差矫正系统旨在实现个体化切削,它不仅能进行正常的角膜屈光矫正,减少高阶像差,而且可以有效的克服传统准分子激光手术引起的球差、彗差以及其他高阶像差而导致的夜问视力下降、光晕、眩光及偏心切削等并发症。准分子激光人眼像差矫正系统包括主观式像差仪进行波前像差的测量、准分子激光系统进行像差矫正两大部分。描述了人眼波前像差的概念、成因以及表示的方法和测量技术;研究了准分子激光人眼像差矫正系统的原理;阐述了准分子激光飞点扫描、主动眼球跟踪、激光的恒能和闭环控制、激光脉冲光斑直径和均匀控制等关键技术。研究成果可直接用于准分子激光人眼像差矫正系统,目前正在进行临床实验,取得了良好效果。     

波前技术的眼视网膜AIM和CSF测定

提出了一种计算复色光下人眼视网膜空间像调制度AIM的方法.利用Hartmann-Shack波前传感器测量的波前像差数据,求得眼睛光学系统的调制传递函数MTF,利用CSV-1000测试仪和VAF-1000视锐度测试仪分别测量同一只眼睛的对比敏感度函数CSF以及视锐度VA.由MTF,CSF,以及VA之间的关联获得复色光下人眼视网膜空间像调制度AIM曲线.结果表明视网膜AIM曲线与眼光学系统的MTF无关,并且正常人眼(无视网膜疾病)的AIM值相近,因此多眼的AIM曲线的统计平均值可以作为标准.文中演示了基于波前技术和标准AIM曲线的对比敏感度CSF的测定,它具有快速和客观测量的特点.     

视网膜细胞可清晰显现我研制出人眼视网膜成像系统

我国科技人员不久前研制成功世界上首台补偿深度的活体人眼视网膜成像系统——“高清晰度眼底成像液晶像差补偿仪”。这一由中科院长春光机所宣丽研究员主持完成的最新研究成果,5月底通过吉林省科技厅主持的专家鉴定。该像差补偿仪的成像分辩力为3μm,可清晰显现视网膜细胞。     

人眼波前像差测量中的照明系统设计

使用Hartmann-Shack传感器测量大像差人眼时,细平行光照明会导致波前像差测量的精度下降。设计并实现了一种自动的可调照明系统,在入射光路中加入了一个位置可以自动调整的准直透镜,调整这个透镜的位置可以准确的改变照明光的光屈度,精密电控平移台可以对准直透镜的位置进行快速准确扫描定位。实验中对模拟人眼像差进行了测量,分别用细平行光照明和自动可调照明系统的实验结果进行了对比。实验结果显示,使用自动可调照明使传感器获得图像的信噪比由2:1提高到10:1,对近视-5D模拟人眼测量的结果也由-4.285D±0.208D提高到-5.041D±0.157D,结果显示,使用自动可调照明系统提高了Hartmann-Shack传感器图像的信噪比,使测量结果更加准确。     

光学系统像差的剪切干涉图样仿真

针对光学系统像差的判定问题,提出从理论上对各种像差的剪切干涉图样进行仿真分析。此分析依据波像差理论,结合剪切干涉在像差测量中的应用,建立波像差与干涉条纹的联系,采用计算机仿真手段对光学系统各种像差的典型剪切干涉图样进行了模拟,包括初级像差和二级像差。仿真结果表明,各种初级像差和二级像差均有其各自的典型剪切干涉图样,根据特征图样可以直接判定主要的像差种类。研究所得出的各种像差典型干涉图可为判断光学系统存在哪种像差提供参考与依据。     

液晶空间光调制器对真实人眼畸变波前的校正研究

目的:本文对一个用于人眼畸变波前探测和校正的自适应光学系统的性能进行测试和研究。方法:沙克-哈特曼波前探测器,高分辨率的液晶空间光调制器分别被用来探测和校正人眼的畸变波前。结果:对近视500度的人眼进行自适应校正后校正精度达到波前残差的均方根误差为0.013个波长（=0.808 nm）。眼底原来模糊的细胞可以被清晰分辨。结论:液晶空间光调制器可以有效校正人眼畸变波前,达到提高成像质量的目的。     

基于眼模型的数字眼底相机设计

本文基于Gullstrand-Le Grand眼光学模型设计了一个视场角为30°免散瞳手持式的数字眼底相机,在综合考虑人眼本身和外部系统的像差后,实现了全视场200万像素的高清晰眼底成像;引入眼模型辅助设计,解决了人眼自身的色差问题,从而适用于白光照明。同时,为避免角膜中心曲率大的区域反射引入杂散光,专门设计了环形光阑和共轴照明相结合的照明系统。结果显示,该相机系统成像分辨率高于120lp/mm,场曲值小于0.86mm,畸变仅为7.2%,并且具有较大调焦能力,对-10D至7D屈光度人眼普遍适用。     

色眼：新的人眼色差简化眼模型

应用双色游标对准技术提出了一种新的测量人眼色差的方法。测量结果用于确定新简化眼在可兑光谱范围内折射年的变化量。为了减小球差，进一步将新简化眼的折射面改为非球面。新简化服被称为色眼，它提供了人眼色差的两种形式：纵向与横向色差改进的考虑。     

斯密特棱镜偏振特性的Mueller矩阵法分析和检测

斯密特棱镜的偏振像差导致了成像质量的下降,对斯密特棱镜偏振像差的矫正效果的定量检测成为当务之急。Mueller矩阵法不仅可以用于斯密特棱镜偏振特性的分析,而且可以作为斯密特棱镜偏振特性的表征和检测对象。采用双旋转延长器的结构,通过两个四分之一波片的周期变化,对入射光的偏振态进行调制,用傅里叶级数法计算出斯密特棱镜Mueller矩阵元,经分析计算和实验检测,得到其对应两路径的位相延迟差和双向衰减率都明显不相同。用双向衰减率和位相延迟差表征斯密特棱镜的偏振像差,数据直接来自Mueller矩阵,直观、便捷是其最大的特点。     

大象差系统的优化设计

大象差光学系统以传递函数MTF作为评价函数进行自动设计为宜。因为MTF与系统质量直接对应,迭代中可处理为单一的评价函数,能全面而客观地反映光学系统的成像质量,本文阐述了一个以几何传递函数GMTF为评价函数的光学自动设计程序中几个有关问题的处理方法,并给出了具体实例说明程序的应用过程和效果。     

波前像差测量中的人眼定位误差分析

在描述Hartmann-Shack波前传感器原理的基础之上,研究了在测量波前像差过程中人眼定位误差所引起的测量误差,给出了光学系统下与人眼视度相关的误差数学表达式,分析了在满足眼镜镜片国家标准(GB 10810-1996)的条件下人眼定位可允许的误差范围,这对于改善和提高Hartmann-Shack测量人眼波前像差的精...     

眼倍率色差的实验测定与理论分析

提供一种计算人眼倍率色差的简化模型。理论分析得：倍率色差与轴向色差，以及人射光瞳至节．点问轴向距离成正比。眼睛观察前五平行平面视觉倾斜对视网膜成像大小非常敏感，利用这种技术，通过一个辅助连镜可以测量人眼双眼倍率色差的平均值，从而得到单眼的倍丰色差．对实验结果作分析，可得与理论模型相一致的关系。     

离轴回转对称棱镜式头戴显示器目镜的研制

针对大曲率自由曲面棱镜在加工中存在表面粗糙度差的问题,本文采用离轴非球面面型研制了棱镜式虚拟显示目镜.目镜的3个光学表面都采用了回转对称的非球面面型,其加工精度比自由曲面高且加工难度大大降低.通过控制棱镜各表面的曲率、倾斜角度来实现短焦距和大视场并通过优化高次非球面系数校正像差.实验结果显示:研制的目镜其光瞳大小为6 mm,视场大小为55°;在30 lp/mm处,轴上视场的调制传递函数(MTF)值高于0.2,轴外视场的MTF值高于0.1,目镜的最大畸变量为-5.37％.棱镜的检测和试验结果表明:与自由曲面棱镜相比,采用非球面面型能够显著降低棱镜表面的粗糙度,避免图像重影现象,成像更为清晰,虚拟成像的目视效果得到了明显改善.