1 南开大学 光电信息技术科学教育部重点实验室, 南开大学现代光学所, 天津300071
2 天津市眼科医院, 天津市眼科学与视觉科学重点实验室, 天津 300020
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.
人眼波前像差 个性化眼模型 Hartmann-Shack像差仪 离焦 像散 彗差 球差 高阶像差 Wavefront aberration of the eye Personalized eye model Zemax Zemax Hartmann-Shack aberrometer Defocus Astigmatism Coma Spherical aberration Higher-order aberrations
人眼波前像差随时间涨落会引起人眼光学性能和视觉功能的改变.采用改进的Hartmann-Shack波前传感器人眼像差仪对10只屈光度为0 D-－5.0 D、直径为3 mm和6 mm的人眼瞳孔的波前像差进行测量, 其中每只人眼在5 s内连续测量125次, 测量频率为25 Hz.为确定测量过程中是否引入人为像差, 对人造眼3 mm和6 mm瞳孔的动态波前像差进行测量比对.结果表明: 所测量的10只人眼3 mm和6 mm瞳孔总的Zernike波前像差均方根涨落幅度的平均值分别为0.087 μm和0.105 μm, 均大于Marechal衍射极限;Zernike第3阶到第7阶波前像差均方根涨落幅度随像差阶数的递增而下降, 涨落幅度为0.06-0.02 μm;人眼波前像差的涨落频率达6 Hz.
动态波前像差 眼波前像差 Hartmann-Shack波前传感器 像差矫正 频谱 Dynamic wavefront aberrations Wavefront aberrations of human eye Hartmann-Shack sensor Vision correction Frequency spectrum
1 南京航空航天大学机电学院, 江苏 南京 210016
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 215163
3 中国科学院国家天文台, 南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
对比分析了基于近红外光谱的人眼像差校正系统中两种微机械薄膜变形镜(OKO37单元和BMC140单元)的结构特征和空间特性, 着重对变形镜的影响函数进行了主成分研究, 建立了变形镜电压控制模型, 并通过调整参数d确定变形镜最优控制模式。 最后对Zernike单位模式波前像差和Thibos模式人眼波前像差进行拟合仿真实验, 结果表明BMC140单元变形镜对Zernike各阶模式的拟合能力均为OKO37单元变形镜的2倍以上。 对RMS均值为0.683λ(λ=0.785 μm)的Thibos模式人眼像差, BMC变形镜校正后残余像差RMS值为0.063λ, 达到了光学系统的衍射极限(λ/14)。 而OKO变形镜由于受相邻电极交连值大、 电极分布密度小等因素的影响, 其校正能力不及BMC变形镜, 残余像差RMS值为0.168λ。 本方法也可用于其他种类变形镜的性能评估。
自适应光学 人眼波前像差 变形镜 影响函数 像差校正 Adaptive optics Human eye wave-front aberration Deformable mirror Influence function Aberration correction 光谱学与光谱分析
2012, 32(7): 1795
南京航空航天大学机电学院, 江苏 南京210016
介绍了基于Hartmann-Shack传感器的Zernike模式法人眼波前像差重建模型和包括Gram-Schmidt正交变换﹑Householder变换和奇异值分解在内的3种算法的具体推导过程以及对比分析结论, 并利用实验测量数据进行了仿真, 结果表明3种算法精度相当, 奇异值分解算法是较为理想的人眼波前像差重建算法。
成像光学 人眼波前像差重建 Gram-Schmidt正交化 Householder变换 奇异值分解 Imaging optics Wavefront aberration reconstruction of human eye Gram-Schmidt orthogonal transformation Householder transformation Singular value decomposition 光谱学与光谱分析
2010, 30(8): 2232
1 南开大学现代光学研究所, 天津 300071
2 南开大学光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津 300071
对全眼时间频率下的对比敏感度(CSF)和人眼波前像差分别进行了测量，利用两者关联计算获得了人眼在时间频率下的神经对比敏感度(NCSF)曲线。测量结果表明，NCSF随着时间频率的增高曲线整体降低，对4只被试眼，在所选取的低时间频率到高时间频率(其中两只眼的测量时间频率为1~30 cycle/s另两只眼为1~24 cycle/s)范围内，NCSF降低的相对值分别约为90%，87%，60%和68%。与时间频率下的CSF相比较，各时间频率下的NCSF值在中低空间频率范围内[2~10 cycle/(°)]变化相对平缓，在高频[大于10 cycle/(°)]略有衰减。被试4只眼的NCSF曲线在相同的时间频率下取值近似，表明不同人眼(无视神经疾病)的视觉神经系统对于时间频率的响应特性相似。
应用光学 眼波前像差 神经对比敏感度 时间频率 眼模型 调制传递函数 光学学报
2010, 30(s1): s100504
1 南开大学,物理学院,天津,300071
2 长春理工大学,理学院,长春,130022
3 南开大学,现代光学研究所,天津,300071
应用改进的Hartmann-Shack波前传感器人眼像差仪,测量了5只5.2mm瞳孔的正常眼,向鼻侧和颞侧两个水平方向50°视场角Zernike第二级到第十级的波前像差.视场角从鼻侧和颞侧两个水平方向从0°增大到50°时,Zernike第三级波前像差的rms值平均增大2倍;Zernike第四级波前像差的rms值平均增大1.8倍;Zernike第五级到第十级波前像差的rms值平均增大1.7～1.3倍.
Hartmann-Shack波前传感器 人眼波前像差 大视场像差
南开大学、天津大学联合研究院,南开大学现代光学研究所,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津,300071
提出了一种扩大人眼波前像差仪测量范围的方法,该法综合了波前重建展开算法和波前探测的模板技术,大幅度扩大了波前测量范围.在待测波前像差超出展开算法测量范围的情况下,此方法仍能对像差正常测量.与模板技术相比,该法大幅扩大了可测的曲率范围.以球面波前入射的实验数据表明,所提出的新方法所能测量的最小曲率半径由模板法的75 mm降低到10 mm,并且由于本方法突破了展开算法的极限,实际上对局部曲率更高的波前仍可测量.
人眼波前像差 展开算法 模板技术 Wavefront aberration Unwrapping algorithm Mask technique
南开大学、天津大学联合研究院,南开大学,现代光学研究所,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津,300071
Hartmann-Shack(H-S)人眼波前传感器噪声主要是角膜的反射光.本文用模拟人眼对消噪声的两种方法进行了实验研究.首先,对使用偏振分光棱镜(PBS)的H-S系统,在系统出瞳不变,入瞳变化的条件下测量了对应的信噪比.实验证明:与采用薄半透半反镜相比,在光线斜入射消除PBS内部反射噪声的前提下,该方法可使信噪比提高到11:1.其次,对离轴入射法进行实验研究,获得200:1信噪比,最后对上述两种方法获得的光斑点阵进行了比较分析.
人眼波前像差 波前传感器 偏振分光棱镜 离轴入射 Wavefront aberrations of eyes Hartmann-Shack Hartmann-Shack wavefront sensor Polarizationbeam splitter Off-axial
