基于個性化眼光學(xué)結(jié)構(gòu)的人眼色差的研究.pdf

1、人眼存在著相對較大的色差,其對視網(wǎng)膜成像的清晰度產(chǎn)生一定影響,尤其當單色像差得到很好的矯正后,色差成為影響視覺質(zhì)量的主要因素。隨著波前技術(shù)的發(fā)展,人們對人眼的各種單色像差已有深入的研究,但在色差尤其是橫向色差的研究中尚有若干問題有待解決。
　　 本文應(yīng)用人眼波前像差技術(shù),在考慮了視軸方向和光軸不重合的個性化眼光學(xué)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,對人眼的色差特性以及色差矯正方面進行了如下研究:
　　 采用考慮視軸方向和光軸不重合的個性化眼光

2、學(xué)結(jié)構(gòu)對可見光波段人眼橫向色差分布進行了統(tǒng)計。以往對人眼橫向色差的測量多采用雙色視標技術(shù)的主觀方法,不可避免引入一些主觀的誤差。本文由角膜地形圖數(shù)據(jù)計算得到35只人眼視軸與光軸間夾角,結(jié)合由實際測量技術(shù)獲得的人眼各項光學(xué)參數(shù),構(gòu)建考慮視軸方向的個性化眼光學(xué)結(jié)構(gòu)。通過對主光線追跡,計算得35只眼睛在470nrn至650 nin波段下中心凹處橫向色差絕對值的平均值為1.00±0.35 arcmin。統(tǒng)計人群中將近40％的眼睛的橫向色差數(shù)值集

3、中在0.675 arcmin至0.975 arcmin范圍內(nèi)。大多數(shù)眼睛的中心凹處橫向色差的水平分量比豎直分量大。同時在水平方向上,多數(shù)眼睛的主光線中短波段光線交于視網(wǎng)膜上的位置比長波段的更靠近鼻側(cè)。橫向色差隨波長的變化是非線性的,在長波段處其變化要比短波段處的平緩。
　　 為了更好地分析軸向色差和橫向色差對視覺質(zhì)量的影響,本文運用考慮視軸方向和光軸不重合的個性化眼光學(xué)結(jié)構(gòu)比較以下三種情況下的成像質(zhì)量:存在軸向色差但不存在橫向色

4、差情況、同時存在軸向色差和橫向色差情況以及同時矯正了軸向色差和橫向色差情況。研究表明,中心凹處橫向色差對視覺質(zhì)量產(chǎn)生的負面影響要弱于軸向色差的影響,因此中心凹處的軸向色差矯正比橫向色差的矯正更重要。我們還發(fā)現(xiàn),邊緣視場橫向色差的矯正在很大程度上取決于消色差元件的位置,這為人眼色差矯正的研究提供了一定的依據(jù)。
　　 研究了偏離視軸的外置光闌所引入的橫向色差。在ZEMAX光學(xué)設(shè)計軟件中,在構(gòu)建的考慮視軸方向的個性化眼光學(xué)結(jié)構(gòu)前設(shè)置偏

5、離視軸的人工小孔,對通過人工小孔中心的光線進行追跡來分析人眼橫向色差的變化。結(jié)果表明,在中心凹處人眼橫向色差隨外置光闌偏離視軸量的增加而線性增加。8只人眼在420 nm～700 nm波段間的橫向色差平均以5.7 arcmin/mm的速率隨外置光闌偏移量而增加。不同個體存在一定的差異,變化最大的眼睛以5.95 arcmin/mm增大,最小的以5.46 arcmin/mm增大。
　　 為了研究橫向色差隨視場的變化,本文在考慮視軸方向

6、的個性化眼光學(xué)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,分析了鼻側(cè)和顳側(cè)5°,10°,15°,20°情況的橫向色差特性。研究發(fā)現(xiàn),橫向色差隨視場角的增加而線性增加,8只人眼的增長速率存在一定個體差異,平均值為0.36 arcmin/deg。同時,在固定視場情況下,橫向色差在短波段的變化要比在長波段的快；對應(yīng)不同的視場,橫向色差隨波長變化的速率會有所不同,越接近光軸的入射光線其變化速率越小。
　　 為了矯正色差,本文利用衍射元件負色散的特性,首次設(shè)計出一款雙

7、片折射/衍射混雜的消色差系統(tǒng)。結(jié)合Navarro廣角眼模型,將設(shè)計的雙片折射/衍射混雜消色差系統(tǒng)與單片折射/衍射混雜消色差元件進行比較,在整個視場范圍內(nèi)兩者都能很好的矯正軸向色差,但在大視場處后者引入了更多的橫向色差,而前者卻很好的矯正了人眼的橫向色差,提高了成像質(zhì)量。
　　 波前引導(dǎo)的角膜切削手術(shù)目前逐步成為視覺矯正方面的主要技術(shù),對手術(shù)后人眼的各項光學(xué)特性研究已經(jīng)成為視光學(xué)領(lǐng)域研究的熱點。本文首次基于構(gòu)建的LASIK手術(shù)前、