利用临床采集的人眼波前像差、角膜地形图和眼轴数据, 在光学软件Zemax中构建了60只个性化眼模型, 得出在瞳孔直径为6 mm和3 mm时的入射波前像差和出射波前像差.在6 mm瞳孔下, 入射波前像差大小为3.753 μm, 出射波前像差大小为3.074 μm, 差异有统计学意义(显著性值<0.05).其中, 入射波前像差和出射波前像差的离焦项差异大小为1.131 μm, 约占总差异的82%.入射波前像差和出射波前像差的球差项差异大小为0.185 μm, 约占总体差异的13%.6 mm瞳孔下, 除去高阶像差项, 出射波前像差和入射波前像差的离焦项、像散项、彗差项和球差项均具有统计学差异性.而在3 mm瞳孔下, 入射波前像差为0.804 μm, 出射波前像差为0.732 μm, 两者具有统计学差异性(显著性值<0.05).入射波前像差和出射波前像差的离焦项差异大小为0.133 μm, 约占总体差异的80%.除去像散项, 出射波前像差和入射波前像差的离焦项、彗差项、球差项和高阶像差项均具有统计学差异性.研究表明, 无论在大瞳孔还是在小瞳孔下, 人眼的入射波前像差和出射波前像差均具有统计学差异性.

在光轴和视轴不重合的眼球模型中，设计了一种仅消轴向色差（LCA）而保持横向色差（TCA）不变的元件，建立了仅有TCA的眼模型。进而将实测的人眼高阶像差数据沿视轴方向引入眼模型，用以研究色差和高阶像差的相互作用。建立了三款个性化眼球模型，研究了明视觉状态下高阶像差、色差（LCA+TCA）、LCA和TCA对视觉的影响以及它们之间的相互作用。结果表明：对于多数人眼，色差对视觉的影响远大于高阶像差的影响，并且色差的存在进一步抑制了高阶像差的影响。在色差对视觉的影响中，LCA是具有统治地位的因素；对于多数人眼，TCA的影响可以忽略。

测量了角膜屈光手术后人眼角膜前后表面的生理数据。在角膜数据的基础上，从理论上分析了等效折射率和曲率半径测量误差对屈光手术后角膜光焦度测量的影响。结果表明，由等效折射率和角膜曲率半径测量误差导致的角膜光焦度测量误差随着角膜前表面非球面系数的增大而增大，且有统计学意义(P<0.05)；等效折射率和角膜曲率半径测量误差均会导致测量得到的角膜光焦度偏大，这两种误差存在叠加效应，使得屈光手术后临床仪器给出偏高的角膜光焦度。另外，角膜光焦度测量误差与Q值成正比关系，且有统计学意义(P<0.05)。屈光角膜手术后人眼角膜光焦度的测量，不仅要考虑等效折射率带来的误差，也要考虑角膜曲率半径测量误差造成的角膜光焦度测量误差。

为了研究外界因素,如人工光阑偏心和轴外物点所引入人眼横向色差的变化规律,构建了个体眼模型。由角膜地形图计算了8只人眼视轴与光轴的夹角。依据实际测得的角膜地形图数据、人眼波像差、眼轴数据以及计算的视轴与光轴间夹角，运用ZEMAX光学设计软件构建了考虑视轴方向的个体化眼模型。基于这些眼模型，研究了外置人工光阑相对视轴偏移在中心凹附近所引入的横向色差变化规律，讨论了在420~700 nm边缘横向色差随入射视场角的变化规律。研究表明，横向色差随人工光阑的偏移量线性增加,增加的速率为5.46~5.95(′)/mm，平均值为5.7(′)/mm,但8只人眼存在一定的个体差异。在鼻侧和颞侧20°视场范围内，8只人眼的横向色差平均以0.36(′)/(°) 的速率随视场角增加而增加, 不同个体的增长速率有所差别，变化范围为0.32~0.44(′)/(°)。另外,横向色差在长波段的变化要比短波段处缓慢。由于横向色差随外置光阑偏移和视场有较大的增长，因此,在视网膜成像系统和现代头盔系统的设计中应当考虑横向色差的影响。

基于屈光手术的角膜切削模型和临床测量的波前像差数据,分析了矫正近视散光的常规屈光手术中切削偏心对波前像差的影响。结果表明,切削偏心主要会引起彗差的增大,引入彗差与偏心程度成线性关系,与被矫正的近视散光的屈光度也近似成线性关系。3-5阶像差中,除彗差以外的其它高阶像差并不会随着切削偏心的增大而显著增大。屈光手术后高阶像差的增大主要是切削偏心、激光斜入射和角膜愈合反应等多重因素导致的。

搭建了基于波前像差的神经对比敏感度测定系统，利用Hartman-Shack波前像差传感器测量人眼波前像差，以及高空间频率的对比敏感度测量仪测量全视觉对比敏感度函数，进而得到人眼的神经对比敏感度.和传统激光干涉方法测量神经对比敏感度相比较，本文的测定方法，避免了激光干涉所产生的相干噪音和激光散斑不利因素，并且可以得到白光神经对比敏感度NCSF.对不同人眼分别对绿光和白光视网膜神经对比敏感度进行了测定，测试结果表明：在同等亮度下，绿光的神经对比敏感度远高于白光神经对比敏感度；绿光和白光的对比敏感度曲线的最大值出现在空间频率为8 c/deg附近，而其神经对比敏感度曲线的最大值出现在相对高一些12 c/deg附近的空间频率上.

采用主观光线追迹的像差仪测量人眼波前像差，比较3mm和6mm 瞳孔直径下，LASIK手术前与术后四个月的29只人眼波像差情况.数据比较分析表明,手术后人眼高阶像差一般会大于术前，且像差增大量随术前屈光度数的增大和瞳孔直径的增大而增加，如3 mm瞳孔直径下86%的人眼高阶像差的RMSH<0.12 μ，>0.4μ.比较人眼波像差的Zernik展开式中各项发现球差Z04无论在3 mm还是6 mm孔径下术后改变都最大；其中，当比较3阶，4阶和5至7阶时可看出对于3 mm孔径第三阶术后改变比例较大，为1.87，6 mm时第四阶改变较大，比例为2.21.

根据角膜屈光手术前的角膜地形图、眼内各组分的轴向间距和波前像差,运用ZEMAX光学设计软件,构建了术前的个性化眼模型.结合角膜屈光手术后实际测量的波前像差,建立了术后个性化眼模型.运用该模型,为角膜屈光手术眼设计了双球面人工晶状体.研究表明:对于角膜屈光手术后人眼,用术后个性化眼模型计算的人工晶状体度数可靠.该模型还能够为术后眼设计矫正像散和其他高阶像差的人工晶状体,同时可以用来评估角膜手术联合白内障术后人眼的光学性能,以及手术中各类偏差对视觉质量的影响.

为了提高白光下人眼的视觉质量,设计了一款折射/衍射球柱有晶体眼人工晶体 (PIOL)。根据实际人眼的角膜地形图、眼内各组分的轴向间距和波前像差,运用Zemax光学设计软件,构建了个性化眼模型;然后,运用该模型,设计了球柱PIOL和折射/衍射球柱PIOL。研究表明:与球柱PIOL相比,折射/衍射球柱PIOL能够全面提高人眼的白光调制传递函数(MTF)和非中心波长下的MTF,有利于获得良好的视觉质量。研究还表明:折射/衍射球柱PIOL只需要在4 mm区域设计二元面就能够满足要求。最后,分析了加工工艺问题。折射/衍射球柱PIOL在先进视觉矫正方面具有潜在的应用价值。

研究角膜对晶状体波前像差的影响对现行的个性化视觉矫正手术有一定的参考价值。运用光学设计软件Zemax,根据个体人眼的角膜地形图、眼内各部分轴向间距和全眼波前像差数据,为22只人眼构建了个体眼光学结构。基于个体眼光学结构和衍射光学理论计算了眼内、外不同位置处的波前,获得了角膜对晶状体波前像差的影响。结果表明,角膜和晶状体像差存在补偿和叠加两种关系。大多数眼睛,角膜对晶状体像差有一定补偿作用。总体像散的均方根(RMS)值比晶状体像散的RMS值减小0.08～1.48 μm,相当于10.1％~77.5%。总体高阶像差的RMS值比晶状体高阶像差的RMS值减小了0.06～0.85 μm,相当于3.8%～79.4%,平均减小了50.7%。其中,球差和彗差的Zernike系数绝对值总体比晶状体分别减小了0.02～0.60 μm和0.01～0.39 μm,相当于4.3%～98.4%和2.5%～91.4%。