專利名稱：一種基于位相參差的人眼像差測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于ー種人眼像差測量技木，具體地涉及ー種基于位相參差的人眼像差測
里系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，波前像差理論不斷發(fā)展，對人眼屈光狀態(tài)的評價如離焦、散光已不能滿足對人眼光學(xué)質(zhì)量的評價。波前像差已由ー單純的光學(xué)概念變?yōu)椹`種可能改變?nèi)搜垡曈X質(zhì)量的有效途徑和評價成像質(zhì)量的重要手段。測量人眼的波前像差并予以校正，對提高視覺質(zhì)量有著顯著的作用。將可預(yù)見性像差因素融入個體化設(shè)計，將是波前像差引導(dǎo)的個體化像差校正所追求的理想境界。為此， 準(zhǔn)確地測量并且進(jìn)行波前像差前后的大量對比，將是通向這一理想境界的必經(jīng)之路。目前，測量人眼像差的方法主要有hartmann法、Tcherning法和kheiner法。 kheiner法是主觀性像差測量，測量時間長，不能用于引導(dǎo)個體化像差校正；Tcherning法局限在于光束的位置偏離計算中，要用到ー個理想化的人眼模型(Gullstrand模型眼)，測量準(zhǔn)確性低；Hartmarm法的測量時間短，測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，但測量范圍小，無法準(zhǔn)確測量大離焦量的波前像差。位相參差測量波前像差的方法是利用相機(jī)捕獲的圖像信息(光強(qiáng)分布)推算出光學(xué)系統(tǒng)波面像差的一種波前傳感技木。根據(jù)傅里葉光學(xué)理論，光學(xué)系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)PSF和光學(xué)傳遞函數(shù)OTF之間有如下變換關(guān)系OTF (U，ν) = f f PSF (X，y) · exp[_2 π i (ux+vy) ] dxdy(1)振幅點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)為ASF (x，y)，點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)是它的模的平方，關(guān)系如下PSF (x, y) = ASF(x, y)ASF*(x, y) = |ASF(x, y)|2(2)而振幅點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)ASF(x，y)和光瞳函數(shù)P(x',ず)之間存在如下傅里葉變換關(guān)系P(x' , y' ) = / / ASF(χ, y) ‘ exp[-2 π i(x' x+y' y) ]dxdy(3)由以上三式可知，光學(xué)傳遞函數(shù)是光瞳函數(shù)的自相關(guān)，關(guān)系如下
OTF (u,ν) = J[P(x ’, γ ず(χ ’+ u, y ’ + v)dx '辦 ’ =P(x ',ダ) P(xy')
(4)光瞳函數(shù)可以表示為P(x' , y' ) = A(x' , y' )exp[ikff(x' , y' )](5)其中，AU'，y')表示光瞳函數(shù)的振幅部分，是光瞳口徑的函數(shù)，通光孔內(nèi)為1， 通光孔外為0，1 = 2π/λ為波數(shù);WU',ず)表示光瞳函數(shù)的位相部分，是系統(tǒng)的波像差。
位相恢復(fù)的問題就是已知點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)PSF(x，y)和光瞳函數(shù)振幅部分AU'， ι’ )，求出光瞳函數(shù)的位相部分WU'，デ)。對于ー個點(diǎn)物可以使用迭代法求得系統(tǒng)波像差。相機(jī)探測到的光強(qiáng)分布可以看做是點(diǎn)光源所經(jīng)過系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)PSF (X，y)，點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的傅里葉變換為系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。將波前像差展開成級數(shù)，一般利用Zernike多項(xiàng)式展開。然后利用光瞳函數(shù)的自相關(guān)計算傳遞函數(shù)，改變Zernike系數(shù)，得到不同的傳遞函數(shù)的計算結(jié)果，并與由點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的傅里葉變換得到的系統(tǒng)傳遞函數(shù)比較，其均方差值最小時得到的波前像差為系統(tǒng)的波前像差。對于人眼波前像差的探測在一般情況下是不滿足點(diǎn)光源成像的條件的，尤其是在人眼像差比較大的情況下從人眼反射出來的光點(diǎn)被發(fā)散很大的面積。單純利用相機(jī)得到的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)不會準(zhǔn)確。此時相當(dāng)于對擴(kuò)展物體成像，單純采用上面提到的迭代法不能得到精確的人眼波前像差。我們采用位相參差的方法對上面提到的迭代法改進(jìn)。位相參差是給光學(xué)系統(tǒng)ー個或幾個已知的位相差，如像面離焦，此時如果已知離焦量就可以知道系統(tǒng)的位相差，這樣系統(tǒng)的像面和離焦面就有ー個位相差，這就叫做位相參差。如果同時考慮系統(tǒng)像面和參差面的圖像并且已知參差面與像面之間的位相差，就可以計算出光學(xué)系統(tǒng)的位相，尤其是對于擴(kuò)展的物體這種方法更為有效。 光學(xué)系統(tǒng)的成像關(guān)系可以表示為i (x, y) = h (χ, y) (χ, y) (χ, y) +η (χ, y)(6)其中i(x，y)為像面上的光強(qiáng)分布；h(x，y)為光學(xué)系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，d(x, y)為探測器的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)；ο U，y)為物體的光強(qiáng)分布；η U，y)為噪聲。*表示卷積運(yùn)算。對(6)式兩邊取傅里葉變換得I(u，ν) = H(U，ν) D (U，ν) 0(u，ν)+N(U，ν)(7)其中I (U，ν)為像的頻譜；H(u，v)為光學(xué)傳遞函數(shù)；D(u，v)為探測器的傳遞函數(shù)； 0(u，ν)為物體的頻譜；N(u，ν)為噪聲頻譜。利用點(diǎn)光源情況下位相恢復(fù)的參數(shù)法，把光瞳函數(shù)可以簡寫成P(x' , y' ) = A(x' , y' )exp[ikff(x' , y' )](8)其中，波像差WU',ず)可以展開成多項(xiàng)式
權(quán)利要求
1.一種基于位相參差的人眼像差測量系統(tǒng)，包括照明光學(xué)系統(tǒng)、瞳孔對準(zhǔn)系統(tǒng)、凝視光學(xué)系統(tǒng)和成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在干所述照明光學(xué)系統(tǒng)包括在光路中依次設(shè)置的第一透鏡(3)、環(huán)形光闌G)、第二透鏡( 和第三透鏡(6)，還包括一由計算機(jī)じ幻控制的光源 (1)和光纖O)；光源(1)通過光纖( 將光耦合進(jìn)系統(tǒng)，依次經(jīng)過第一透鏡(3)、第二透鏡 (5)、第三透鏡(6)和瞳孔后成像在人眼眼底處；所述瞳孔對準(zhǔn)系統(tǒng)包括對瞳孔04)進(jìn)行紅外照射的第一紅外照明燈(81)與第二紅外照明燈(82)、第一分光片(15)、第四透鏡(16)和瞳孔相機(jī)(17)，以及用于照明光學(xué)系統(tǒng)的第三透鏡(6)，第一分光片(1 設(shè)置在第三透鏡(6)的后面，第四透鏡(16)設(shè)置在第一分光片(15)的反射光路上，瞳孔相機(jī)(17)設(shè)置在第四透鏡(16)的后面；第一紅外照明燈 (81)和第二紅外照明燈(82)的照明光被瞳孔04)反射之后依次經(jīng)過第三透鏡(6)、第一分光片(15)和第四透鏡(16)成像在瞳孔相機(jī)(17)上；所述凝視光學(xué)系統(tǒng)包括第二分光片(18)、第五透鏡(19)和視標(biāo)00)，以及用于用于照明光學(xué)系統(tǒng)的第三透鏡(6)與第二透鏡(5)，第二分光片(18)設(shè)置在第二透鏡( 的后面， 第五透鏡(19)第二分光片(18)的反射光路上，視標(biāo)OO)設(shè)置在第五透鏡(19)的后面 ’人眼依次通過第三透鏡(6)、第二透鏡(5)、第二分光片(18)和第五透鏡(19)凝視視標(biāo)OO) 上的視標(biāo)圖案；所述成像光學(xué)系統(tǒng)包括設(shè)置在瞳孔04)后的將人眼眼底反射光偏折一定角度與所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光路光束分開的第三分光片(7)，還包括在依次設(shè)置在第三分光片(7)的反射光路上的第六透鏡(9)、第七透鏡(10)、第八透鏡(11)和相機(jī)成像系統(tǒng)，所述照明光學(xué)系統(tǒng)投射在人眼眼底的光斑依次經(jīng)過第六透鏡(9)、第七透鏡(10)、第八透鏡(11)，成像在相機(jī)成像系統(tǒng)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于位相參差的人眼像差測量系統(tǒng)，其特征在于所述第二透鏡( 和第三透鏡(6)組成一個望遠(yuǎn)系統(tǒng)，將所述環(huán)形光闌(4)成像在瞳孔04)前表面處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于位相參差的人眼像差測量系統(tǒng)，其特征在于所述瞳孔相機(jī)(17)的位置與瞳孔(24)面共軛。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于位相參差的人眼像差測量系統(tǒng)，其特征在于 所述相機(jī)成像系統(tǒng)包括一設(shè)置在第八透鏡(11)后的分光棱鏡(12)，以及分別設(shè)置在分光棱鏡(1 的兩出射光路上的第一成像相機(jī)(1 和第二成像相機(jī)(14)，所述第一成像相機(jī) (13)和第二成像相機(jī)(14)分別連接在所述計算機(jī)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于位相參差的人眼像差測量系統(tǒng)，其特征在于所述第一成像相機(jī)(13)位于眼底像面共軛處，所述第二成像相機(jī)(14)處于相對于眼底像面有ー個已知的任意數(shù)值的偏移量的位置上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于位相參差的人眼像差測量系統(tǒng)，其特征在于所述相機(jī)成像系統(tǒng)包括一設(shè)置在第八透鏡(11)后的第四分光片(15)，以及第四分光片01) 的反射光路上設(shè)置的反射鏡(22)，還包括一設(shè)置在，可供第四分光片01)的投射光束和反射鏡0 的反射光束進(jìn)入的光路上的第一成像相機(jī)(13)，所述成像相機(jī)(1 連接在所述計算機(jī)03)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于位相參差的人眼像差測量系統(tǒng)，其特征在于所述第四分光片01)的投射光束和反射鏡0 的反射光束保持一個恒定的任意數(shù)值的位相差。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于位相參差的人眼像差測量系統(tǒng)，包括照明光學(xué)系統(tǒng)、瞳孔對準(zhǔn)系統(tǒng)、凝視光學(xué)系統(tǒng)和成像光學(xué)系統(tǒng)，所述照明光學(xué)系統(tǒng)主要是在探測時用紅外光對人眼眼底進(jìn)行照明的光學(xué)系統(tǒng)，所述瞳孔對準(zhǔn)系統(tǒng)是用于在探測之前將人眼與照明光學(xué)系統(tǒng)和成像光學(xué)系統(tǒng)的光軸對準(zhǔn)的系統(tǒng)，凝視光學(xué)系統(tǒng)主要是用于在探測時固定人眼眼球的位置的光學(xué)系統(tǒng)，成像光學(xué)系統(tǒng)主要是對照明系統(tǒng)所照明的眼底區(qū)域進(jìn)行觀察成像的系統(tǒng)。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中，主觀性像差測量、測量時間長、不能用于引導(dǎo)個體化像差校正、測量準(zhǔn)確性低、測量范圍小等不足。
文檔編號A61B3/10GK102551657SQ20101058141
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者夏明亮, 孔寧寧, 宣麗, 李大禹, 李抄, 齊岳 申請人:蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所