用于操作實時大屈光度范圍順序波前傳感器的裝置和方法相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2012年11月7日提交的題為“ApparatusandMethodforOperatingaRealTimeLargeDiopterRangeSequentialWavefrontSensor(用于操作實時大屈光度范圍順序波前傳感器的裝置和方法)”的美國臨時申請S/N.61/723,531的優(yōu)先權(quán)。發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明的一個或多個實施例一般涉及用在視力矯正過程中的波前傳感器。具體地，本發(fā)明涉及用于驅(qū)動、控制和處理實時順序波前傳感器以及與該波前傳感器相關(guān)聯(lián)的其它子組件的數(shù)據(jù)的電子器件和算法。

背景技術(shù)：
人眼波前表征的常規(guī)波前傳感器一般被設(shè)計成在室內(nèi)照明調(diào)低或關(guān)閉的情況下獲得患者眼睛波前的快照或許多快照。這些波前傳感器一般使用CCD或CMOS圖像傳感器來捕捉波前數(shù)據(jù)并且需要使用相對復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理算法來計算出波前像差。歸因于CCD或CMOS圖像傳感器通常具有有限數(shù)量的灰階并且不能以遠(yuǎn)高于1/f噪聲范圍的幀速率操作，因此這些波前傳感器不能充分利用鎖定檢測方案來提供較高的信噪比。它們不能采用簡單算法來迅速導(dǎo)出波前像差。作為結(jié)果，當(dāng)這些波前傳感器與眼科設(shè)備(諸如手術(shù)顯微鏡)集成時，它們通常不能提供準(zhǔn)確的/可重復(fù)的實時波前像差測量，尤其是在顯微鏡的照明光打開的情況下。本領(lǐng)域中需要不僅實現(xiàn)實時波前測量和顯示而且解決包括上面已經(jīng)提到的各種問題的裝置和方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
一個或多個實施例滿足本領(lǐng)域中的上述需求中的一個或多個。具體地，一個實施例是連同用于驅(qū)動、控制和處理實時順序波前傳感器的數(shù)據(jù)以實現(xiàn)各種功能的相關(guān)聯(lián)的算法和軟件一起的電子控制和驅(qū)動電路。該電路包括光電子位置感測檢測器/設(shè)備(PSD)(諸如象限光電二極管/檢測器/單元/傳感器或橫向效應(yīng)位置感測檢測器)、互阻抗放大器、模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器、具有可編程增益控制的數(shù)字放大器、超發(fā)光二極管(SLD或SLED)及其驅(qū)動電路、波前掃描/移動設(shè)備及其驅(qū)動器電路以及前端數(shù)據(jù)處理單元(例如，處理器、微控制器、PGA、可編程設(shè)備)。另外，相機(jī)被用于提供正從中測量波前的眼睛的實況視頻圖像。此外，后端數(shù)據(jù)處理單元被用來轉(zhuǎn)換來自前端處理單元的順序波前數(shù)據(jù)以顯示疊加在患者眼睛的實況圖像上或者與患者眼睛的實況圖像并排的臨床眼科信息。這些電路(前端和/或后端)可以一種方式或另一種方式被電子地連接至一個或多個各設(shè)備以用于每個設(shè)備的協(xié)調(diào)操作，包括例如，眼睛橫向位置測量設(shè)備、眼睛距離測量設(shè)備、調(diào)節(jié)啟用的眼睛固定目標(biāo)、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、基于激光的手術(shù)消融設(shè)備和顯示設(shè)備。另一實施例實時地實現(xiàn)順序采樣波前的高精度測量?？刂破鞅慌渲贸膳c移動波前同步地發(fā)射SLD，同時使用被鎖相至脈動的SLD的位置感測設(shè)備/檢測器來檢測順序采樣的子波前傾斜。通過按為波前移動頻率的整數(shù)倍的頻率發(fā)射SLD，可在波前的每次掃描上收集相同的整數(shù)數(shù)量的離散的子波前樣本。以與脈動的SLD相同的頻率來同步A/D轉(zhuǎn)換器允許在SLD脈沖之前/之后和期間的暗(SLD關(guān))和亮(SLD開)樣本的收集以移除電磁干擾以及來自房間或其上安裝有本文所公開的裝置的顯微鏡的環(huán)境光的影響。在另一實施例中，波前移位器/掃描儀的DC偏移能力被用于補(bǔ)償由環(huán)境或其它因素所引入的光學(xué)部件的微小不對準(zhǔn)或運(yùn)動或者補(bǔ)償眼睛運(yùn)動以因此最小化波前測量中的固有誤差。另一實施例是一種波前傳感器，包括：光源，配置成照明被測者眼睛；檢測器；圖像傳感器，配置成輸出所述被測者眼睛的圖像；第一光束偏轉(zhuǎn)元件，配置成在所述被測者眼睛被所述光源照明時截取從被測者眼睛返回的波前光束并且配置成朝向所述檢測器通過孔徑引導(dǎo)來自所述被測者眼睛的波前的一部分；以及控制器，耦合至所述光源、所述圖像傳感器和所述光束偏轉(zhuǎn)元件，配置成處理所述圖像以確定所述被測者眼睛的橫向運(yùn)動以及控制所述光束偏轉(zhuǎn)元件以通過所述孔徑偏轉(zhuǎn)并投射所述波前的圓環(huán)部分的各部分并且進(jìn)一步配置成以一發(fā)射速率使所述光源脈動以在所述檢測器處采樣所述圓環(huán)的選擇的各部分、處理所述被測者眼睛的圖像以計算所述被測者眼睛的橫向運(yùn)動以及以DC偏移角取向所述光束偏轉(zhuǎn)元件以補(bǔ)償所述被測者眼睛的橫向運(yùn)動。一旦結(jié)合相應(yīng)附圖查閱了優(yōu)選實施例的下述詳細(xì)描述，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明的這些和其它特征與優(yōu)勢將變得更加顯而易見。附圖說明圖1示出了與手術(shù)顯微鏡集成的大屈光度范圍實時順序波前傳感器的光學(xué)配置的一個示例實施例；圖2示出了具有連接至電子控制電路的這些可能有源的設(shè)備的與圖1中的波前傳感器的光學(xué)器件相接的電子器件的一個示例實施例；圖3示出了在眼睛橫向移動并且沒有對波前采樣方案作出相應(yīng)改變的情況下角膜平面上的波前采樣區(qū)域?qū)l(fā)生什么。圖4示出了即使眼睛橫向移動如何通過DC偏移波前光束掃描儀就可以補(bǔ)償眼睛的橫向運(yùn)動并因此繼續(xù)掃描相同的適當(dāng)居中的圓環(huán)(annularring)。圖5示出了在眼睛從所設(shè)計的位置中軸向地移動的情況下被測量的波前或屈光誤差發(fā)生了什么。圖6示出了控制和驅(qū)動圖1和2中所示的順序波前傳感器和相關(guān)聯(lián)的設(shè)備的電子器件系統(tǒng)的一個示例實施例的整體框圖；圖7示出了前端電子處理系統(tǒng)和駐留在順序波前傳感器模塊內(nèi)的實況成像相機(jī)以及駐留在圖6中所示的主計算機(jī)和顯示模塊中的后端電子處理系統(tǒng)的一個示例實施例的框圖；圖8示出了可被移動到波前中繼光束路徑中以創(chuàng)建一個或多個參考波前以用于內(nèi)部校準(zhǔn)和/或驗證的示例內(nèi)部校準(zhǔn)目標(biāo)。圖9A示出了完成自動SLD索引和數(shù)字增益控制的任務(wù)以優(yōu)化信噪比的電子器件框圖的實施例。圖9B示出了具有首先落在中心處以及其次稍遠(yuǎn)離中心著陸的光圖像斑點(diǎn)的象限檢測器。圖9C示出了平面波前、散焦和散光、在子波前聚焦透鏡后面的象限檢測器上的相關(guān)聯(lián)的圖像斑點(diǎn)位置的多個代表性情況以及當(dāng)在監(jiān)視器上作為2D數(shù)據(jù)點(diǎn)圖案顯示時的相應(yīng)的質(zhì)心位置的順序運(yùn)動。圖10示出了通過改變可變增益放大器的增益和SLD輸出來在優(yōu)化信噪比中的一個示例處理流框圖。圖11示出了如被用在圖9的位置感測檢測器電路中那樣可被用于放大來自四個象限光電二極管中的任何一個的信號的具有鎖定檢測的復(fù)合互阻抗放大器的一個示例實施例；圖12示出了常規(guī)的互阻抗放大器與鎖定檢測電路的組合的一個示例實施例；圖13A示出了當(dāng)MEMS掃描鏡被取向以使得在發(fā)射SLD脈沖時整個波前向下移動時的情況。在此情況中，孔徑采樣在圓形波前部分的頂部的一部分；圖13B示出了當(dāng)在發(fā)射SLD脈沖時向左移動波前以使得孔徑采樣在圓形波前部分的右邊的一部分時的情況；圖13C示出了當(dāng)在發(fā)射SLD脈沖時向上移動波前以使得孔徑采樣在圓形波前部分的底部的一部分時的情況；圖13D示出了當(dāng)在發(fā)射SLD脈沖時向右移動波前以使得孔徑采樣在圓形波前部分的左邊的一部分時的情況；圖13E描繪了用于利用以環(huán)布置的四個檢測器來采樣波前部分的每循環(huán)四個脈沖的順序掃描序列的等效。圖13F示出了8個SLD脈沖發(fā)射相對于MEMS掃描儀的X和Y軸的位置，其中8個脈沖中的4個奇數(shù)或偶數(shù)脈沖與MEMS掃描儀的X和Y軸對準(zhǔn)并且其它4個脈沖被布置在X和Y軸之間的環(huán)上的中途；圖14示出了其中通過稍稍延遲SLD脈沖來將如圖13F中所示的初始與波前掃描儀的X和Y軸對準(zhǔn)的4個SLD脈沖發(fā)射位置遠(yuǎn)離X和Y軸移動15°的示例；圖15示出了以在第一幀上的0°、第二幀上的15°以及第三幀上的30°的偏移角采樣波前的集體效應(yīng)；圖16示出了PSD比率計(ratiometric)估算和沿著X或Y軸的實際質(zhì)心位移或位置之間的理論上確定的關(guān)系的一個示例；圖17示出了說明如何可執(zhí)行校準(zhǔn)以獲得修改的關(guān)系并且導(dǎo)致更準(zhǔn)確的波前像差測量的示例流程圖；圖18示出了使用三角函數(shù)表達(dá)式的順序橢圓的圖形表示，其中U(t)＝a·cos(t)和V(t)＝b·sin(t)，a>b>0，導(dǎo)致其中點(diǎn)(U(t0)，V(t0))在U-V笛卡爾坐標(biāo)的第一象限中的逆時針旋轉(zhuǎn)的橢圓；圖19示出了使用三角函數(shù)表達(dá)式的類似的順序橢圓的相應(yīng)的圖形表示，其中U(t)＝-a·cos(t)，V(t)＝-b·sin(t)，a>b>0，導(dǎo)致其中點(diǎn)(U(t0)，V(t0))在U-V笛卡爾坐標(biāo)的第三象限中的逆時針旋轉(zhuǎn)的橢圓；圖20示出了使用三角函數(shù)表達(dá)式的類似的順序橢圓的相應(yīng)的圖形表示，其中U(t)＝a·cos(t)，V(t)＝-b·sin(t)，a>b>0，導(dǎo)致其中點(diǎn)(U(t0)，V(t0))在U-V笛卡爾坐標(biāo)的第四象限中的順時針旋轉(zhuǎn)的橢圓；圖21示出了使用三角函數(shù)表達(dá)式的類似的順序橢圓的相應(yīng)的圖形表示，其中U(t)＝-a·cos(t)，V(t)＝b·sin(t)，a>b>0，導(dǎo)致其中點(diǎn)(U(t0)，V(t0))在U-V笛卡爾坐標(biāo)的第二象限中的順時針旋轉(zhuǎn)的橢圓；圖22示出了從發(fā)散的球面波前中預(yù)期的順序質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)以及所得的數(shù)據(jù)點(diǎn)位置和極性的示例；圖23示出了從會聚的球面波前中預(yù)期的順序質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)以及所得的數(shù)據(jù)點(diǎn)位置和極性的另一示例；圖24示出了從原始X-Y坐標(biāo)到經(jīng)平移的Xtr-Ytr坐標(biāo)并且進(jìn)一步被旋轉(zhuǎn)至被擬合至順序橢圓的8個順序采樣的質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)的U-V坐標(biāo)的笛卡爾坐標(biāo)平移和旋轉(zhuǎn)。圖25示出了坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換的結(jié)果以及U-V坐標(biāo)上的8個質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)，其中左側(cè)對應(yīng)于具有正的長軸和短軸的發(fā)散的球面波前并且其中右側(cè)對應(yīng)于具有負(fù)的長軸和短軸的會聚的球面波前；圖26示出了在解碼球面和柱面屈光度值以及柱面軸角方面的一個示例實施例的處理流程圖；圖27示出了眼睛跟蹤算法的示例處理流程圖；圖28示出了說明使用實況眼睛圖像來確定最大的波前采樣圓環(huán)直徑以及獲得更好的屈光度分辨率以用于偽晶狀體測量的概念的示例處理流程圖；圖29示出了說明使用實況眼睛圖像和/或波前傳感器信號來檢測在波前中繼光束路徑中的非預(yù)期的物體的存在或眼睛從期望的位置范圍的離開以使得可關(guān)閉SLD并且可丟棄錯誤的“亮”或“暗”波前數(shù)據(jù)的概念的示例處理流程圖；詳細(xì)描述現(xiàn)在將詳細(xì)參看本發(fā)明的各實施例。在相應(yīng)附圖中示出這些實施例的示例。盡管將結(jié)合這些實施例來描述本發(fā)明，但是可理解的是并不意在將本發(fā)明限制在任何實施例中。相反，旨在覆蓋可包括在如所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的選擇、修改和等價方案。在以下描述中，闡述眾多具體細(xì)節(jié)以提供對各實施例的透徹理解。然而，在沒有這些特定細(xì)節(jié)中的一些或全部的情況下，也可實施本發(fā)明。在其它實例下，眾所周知的處理操作并未進(jìn)行詳細(xì)描述以免不必要地混淆本發(fā)明或者對本發(fā)明施加限制。進(jìn)一步，在說明書中各處的每一次出現(xiàn)短語“示例實施例”并不一定涉及相同的示例實施例。在用于測量人眼的波前像差的典型波前傳感器中，來自眼睛瞳孔或角膜平面的波前通常被中繼到使用公知的4-F中繼原理一次或多次的波前感測或采樣平面(參見例如，J.Liang等人(1994)“ObjectivemeasurementofthewaveaberrationsofthehumaneyewiththeuseofaHartmann-Shackwave-frontsensor(利用Hartmann-Shack波前傳感器對人眼的波像差的物鏡測量)”，J.Opt.Soc.Am.A11,1949-1957；J.J.Widiker等人(2006)“High-speedShack-Hartmannwavefrontsensordesignwithcommercialoff-the-shelfoptics(具有商業(yè)現(xiàn)成光學(xué)器件的高速Shack-Hartmann波前傳感器設(shè)計)”，AppliedOptics(應(yīng)用光學(xué)),45(2),383-395；US7654672)。這種單個或多個4-F中繼系統(tǒng)將保存入射波前的相位信息同時允許其被中繼而沒有有害的傳播效應(yīng)。另外，通過配置使用具有不同焦距的兩個透鏡以實現(xiàn)4-F中繼的無焦成像系統(tǒng)，中繼可允許伴隨著入射波前的發(fā)散或會聚的相關(guān)聯(lián)的縮小或放大的入射波前的放大或縮小(參見例如，J.W.Goodman，IntroductiontoFourierOptics(傅里葉光學(xué)介紹)，第二版，McGraw-Hill，1996)。近年來，已認(rèn)識到需要實時波前傳感器為諸如LRI/AK精細(xì)化、激光增強(qiáng)以及白內(nèi)障/屈光手術(shù)之類的各種視力矯正過程提供實況反饋。對于這些過程，已認(rèn)識到對正常手術(shù)操作的任何干擾是不期望的，尤其是手術(shù)顯微鏡的照明光的關(guān)閉以及波前數(shù)據(jù)捕捉和處理的等待周期。外科醫(yī)生希望隨著視力矯正過程正在正常執(zhí)行，實時反饋被提供給他們。另外，大多數(shù)外科醫(yī)生還喜歡連續(xù)地顯示的實時波前測量結(jié)果被同步化并且被疊加到眼睛的實時視頻顯示/影片上或者緊挨著該實時視頻顯示/影片并排顯示，其中以定性或定量或組合的定性/定量方式示出疊加的或并排顯示的波前測量結(jié)果。另一個主要問題是在實時地測量波前的同時在視力矯正手術(shù)過程期間眼睛相對于波前傳感器的運(yùn)動。先前的波前傳感器未提供用于補(bǔ)償眼睛運(yùn)動的裝置；相反，它們需要眼睛與波前傳感器重新對準(zhǔn)以用于有意義的波前測量。在被轉(zhuǎn)讓給該專利申請的同一受讓人的共同待審的專利申請(US20120026466)中，已經(jīng)公開了特定適用于解決在視力矯正過程期間所遭遇的問題的大屈光度范圍順序波前傳感器。盡管在該共同待審的專利申請中已經(jīng)公開了很多光學(xué)設(shè)計/配置可能性的細(xì)節(jié)，然而用于操作這種大屈光度范圍順序波前傳感器的電子器件控制和數(shù)據(jù)處理細(xì)節(jié)尚未被公開。不同子組件的附加測量能力尚未被詳細(xì)地討論。在本公開中，公開了用于實現(xiàn)各種功能的電子器件控制和驅(qū)動方面以及相關(guān)聯(lián)的算法的各種特征。根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，公開了用于實現(xiàn)高精度波前測量的與有關(guān)算法相關(guān)聯(lián)的鎖定檢測電子器件系統(tǒng)。該電子器件系統(tǒng)從光電子位置感測設(shè)備/檢測器中獲得其電子信號；其利用復(fù)合互阻抗放大器放大模擬信號、經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器將該模擬信號轉(zhuǎn)換至數(shù)字信號、經(jīng)由數(shù)字放大器放大該數(shù)字信號以及經(jīng)由數(shù)據(jù)處理單元處理數(shù)據(jù)。該電子器件系統(tǒng)被連接至波前傳感器模塊的那些以電子方式有源設(shè)備中的一些或全部以實現(xiàn)不同的功能。這些有源設(shè)備中的示例包括用于生成要被測量的物體波前的諸如超發(fā)光二極管(SLD)之類的光源、SLD光束聚焦和/或操縱模塊、諸如MEMS掃描鏡之類的波前掃描/移動設(shè)備、眼睛瞳孔橫向位置和距離感測/測量設(shè)備、眼睛固定目標(biāo)、各變焦主動透鏡、一個或多個數(shù)據(jù)處理和存儲設(shè)備、終端用戶啟用的輸入設(shè)備以及顯示設(shè)備。圖1示出了與手術(shù)顯微鏡集成的大屈光度范圍實時順序波前傳感器的光學(xué)配置的一個示例實施例并且圖2示出了具有連接至電子器件系統(tǒng)的這些可能有源的設(shè)備的圖1的波前傳感器配置的電子器件連接版本。在圖1和2的實施例中，8-F波前中繼的第一透鏡104/204被布置在波前傳感器模塊的第一光學(xué)輸入端口處。第一透鏡104/204由手術(shù)顯微鏡和波前傳感器模塊所共享。將8-F波前中繼的該第一透鏡104/204布置成盡可能靠近患者眼睛的好處在于該第一透鏡的所設(shè)計的焦距按照8-F波前中繼的要求可以是最短的并且因此可使得波前傳感器的整體光程長度最短。這與波前中繼光束路徑的折疊結(jié)合可使得波前傳感器模塊緊湊。另外，當(dāng)與相同直徑的透鏡但被布置在光束路徑的進(jìn)一步下游相比時，可實現(xiàn)來自眼睛的波前的大屈光度測量范圍。此外，由于一直需要波前傳感器在該位置處具有光學(xué)窗口，因此該透鏡可用作波前中繼系統(tǒng)以及顯微鏡的窗口和第一透鏡兩者的雙重目的。然而，應(yīng)當(dāng)注意，第一透鏡104/204還可被布置在二向色或短通分束器161/261之后。如在圖1和2中所示的二向色或短通分束器161/261被用于以高效率將近紅外波前中繼光束(覆蓋超發(fā)光二極管或SLD172/272的至少光譜范圍)反射/偏轉(zhuǎn)到波前傳感器模塊的剩余部分同時允許大部分(例如～85％)可見光穿過。二向色或短通分束器161/261可被設(shè)計成同樣允許反射/偏轉(zhuǎn)SLD譜范圍外的可見和/或近紅外光的一部分以使得可由圖像傳感器162/262捕捉患者眼睛的前段(anterior)的清楚的實況圖像。在二向色或短通分束器161/261上方的補(bǔ)償透鏡102/202被用于實現(xiàn)若干功能。首先，確保由手術(shù)顯微鏡形成并呈現(xiàn)給外科醫(yī)生的手術(shù)視圖不因為8-F波前中繼的第一透鏡104/204的使用而受影響，此補(bǔ)償透鏡102/202可被設(shè)計成補(bǔ)償?shù)谝煌哥R104/204對顯微視圖的影響。第二，補(bǔ)償透鏡102/202可用作對于密封波前傳感器模塊可需要的上光學(xué)窗口。補(bǔ)償透鏡102/202的第三功能是引導(dǎo)來自手術(shù)顯微鏡的照明光束遠(yuǎn)離光軸以使得當(dāng)照明光束擊中透鏡104/204時，來自透鏡104/204的鏡面反射不被引導(dǎo)回至手術(shù)顯微鏡的兩個立體的觀看路徑中以干擾外科醫(yī)生對手術(shù)場景的觀看。最后，還可涂覆補(bǔ)償透鏡102/202以僅允許可見光譜傳播通過并且反射和/或吸收近紅外和紫外光譜。以此方式，對應(yīng)于來自顯微鏡照明源的SLD光譜的光的近紅外光譜部分將不會落在患者眼睛上以創(chuàng)建任何眼睛返回的近紅外背景光，該近紅外背景光可進(jìn)入波前傳感器模塊以使位置感測設(shè)備/檢測器飽和或創(chuàng)建背景噪聲。同時，該涂覆還可拒絕或吸收來自顯微鏡的照明源的任何紫外光。然而，應(yīng)當(dāng)注意，如果第一透鏡被布置在二向色或短通分束器161/261之后，則將不需要補(bǔ)償透鏡并且具有特定波長過濾功能的窗口將是足夠的。在圖1和2中，來自眼睛的波前被中繼至設(shè)置波前采樣孔徑118/218之處的下游的波前采樣像平面8-F。使用兩個級聯(lián)的4-F中繼級或一個8-F波前中繼來完成波前中繼，其除了第一透鏡104/204之外，還包括第二透鏡116/216、第三透鏡140/240和第四透鏡142/242。通過偏振分束器(PBS)174/274、鏡子152/252以及MEMS光束掃描/移動/偏轉(zhuǎn)鏡112/212折疊波前中繼光束路徑以使得波前傳感器模塊緊湊。沿著波前中繼光束路徑，帶通濾波器176/276可被布置在二向色或短通分束器161/261和象限檢測器122/222之間的任何地方以過濾掉SLD光譜外的任何光以減少背景噪聲。另外，孔徑177/277可被布置在PBS174/274和鏡子152/252之間的第一傅里葉變換平面處以起到將來自眼睛的光線的圓錐角并且因此來自眼睛的波前的屈光度測量范圍限制到期望的范圍的功能以及防止光落在被設(shè)置在第二傅里葉變換平面處的MEMS掃描儀112/212的鏡面區(qū)域外。MEMS掃描鏡112/212被設(shè)置在8-F波前中繼的第二傅里葉變換平面處以有角度地掃描物光束以使得可相對于波前采樣孔徑118/218橫向地移動在最終的波前像平面處的經(jīng)中繼的波前。波前采樣孔徑118/218可以是固定尺寸或主動可變孔徑。在孔徑118/218后面的子波前聚焦透鏡120/220將順序采樣的子波前聚焦到位置感測設(shè)備/檢測器(PSD)122/222(諸如象限檢測器/傳感器或橫向效應(yīng)位置感測檢測器)上。應(yīng)當(dāng)注意，該電子器件系統(tǒng)可至少被連接至SLD172/272、波前移動MEMS掃描鏡112/212以及PSD122/222以同步地使SLD脈動、掃描MEMS鏡并收集來自PSD的信號從而使得可實現(xiàn)鎖定檢測。此時，應(yīng)當(dāng)注意，盡管在圖1和2中波前中繼的第一透鏡被布置在波前傳感器模塊或封圍的輸入端口位置處，然而這不是必需的。第一透鏡104/204可被布置在二向色或短通分束器161/261之后并且玻璃窗口可被布置在輸入端口位置處。因此，可重新設(shè)計波前中繼的剩余部分并且可修改補(bǔ)償透鏡或窗口102/202的光學(xué)功能以確保好的顯微圖像被呈現(xiàn)給外科醫(yī)生。除了折疊的波前中繼光束路徑之外，在圖1和2中示出了三個更多的光束路徑，一個用于對眼睛成像、一個用于將固定目標(biāo)引導(dǎo)至眼睛并且一個用于將超發(fā)光二極管(SLD)光束發(fā)射到眼睛以用于創(chuàng)建攜帶眼睛波前信息的來自眼睛的波前中繼光束。成像分束器160/260經(jīng)由透鏡或透鏡組168/268將從眼睛返回的并被二向色或短通分束器161/261反射的成像光中的至少一些引導(dǎo)至圖像傳感器162/262，諸如2D像素陣列CCD/CMOS傳感器。圖像傳感器162/262可以是被連接至電子器件系統(tǒng)的黑/白或彩色CMOS/CCD圖像傳感器。圖像傳感器162/262提供被測者(subject)眼睛的共面視頻或靜態(tài)圖像并且可被聚焦成對眼睛的前段或后段(posterior)成像。進(jìn)一步，固定/成像分束器166/266沿著相反路徑連同第一透鏡104/204一起將由透鏡或透鏡組170/270所形成的固定目標(biāo)164/264的圖像引導(dǎo)至患者眼睛。在圖像傳感器162/262前面的透鏡168/268可被設(shè)計成與第一透鏡104/204協(xié)作以為顯示器(未在圖1和2中示出)上的患者眼睛的前段或后段的實況圖像提供期望的光學(xué)放大并且被用于手動地或自動地調(diào)焦(如果需要的話)以確保圖像傳感器平面與例如眼睛瞳孔平面共軛以使得可獲得清楚的眼睛瞳孔圖像。在自動聚焦情況中，透鏡168/268需要被連接至電子器件系統(tǒng)。在固定目標(biāo)164/264前面的透鏡170/270可被設(shè)計成給患者眼睛提供正確尺寸和亮度的舒適的固定目標(biāo)。其還可被用于調(diào)焦以確保固定目標(biāo)與眼睛的視網(wǎng)膜共軛，或者將眼睛固定在不同距離、取向處或甚至使眼睛模糊。這樣做時，需要使透鏡170/270為主動式的并且將透鏡170/270連接至電子器件系統(tǒng)。固定光源164/264可由電子器件系統(tǒng)驅(qū)動以用期望將其與例如手術(shù)顯微鏡的照明光區(qū)分開的速率閃光或閃爍。固定光源164/264的顏色同樣可改變。固定目標(biāo)可以是微顯示器，其中其所顯示的圖案或斑點(diǎn)隨外科醫(yī)生/臨床醫(yī)生的期望可變。另外，基于微顯示器的固定目標(biāo)還可被用于引導(dǎo)患者凝視在不同方向處以使得可測量并生成2D陣列的眼睛像差圖，該2D陣列的眼睛像差圖可被用于評估患者的周邊視覺的視敏度。固定目標(biāo)164/264可以是紅或綠或黃(或任何顏色)發(fā)光二極管(LED)，其輸出光功率可由電子器件系統(tǒng)基于不同的背景照明條件動態(tài)地控制。例如，當(dāng)來自手術(shù)顯微鏡的相對強(qiáng)的照明光束被打開時，可增加固定光源164/264的亮度以使得患者能夠容易地發(fā)現(xiàn)固定目標(biāo)并固定在其上。可變的光闌或孔徑(未在圖1或圖2中示出)還可在圖像傳感器之前被布置在透鏡168/268的前面并且被連接至電子器件系統(tǒng)以控制眼睛的前段或后段的實況圖像的景深。通過動態(tài)地改變孔徑尺寸，可控制當(dāng)眼睛遠(yuǎn)離所設(shè)計的距離軸向地移動時的眼睛圖像的模糊強(qiáng)度的程度，并且與光闌或孔徑尺寸有關(guān)的眼睛圖像的模糊強(qiáng)度和眼睛軸向位置之間的關(guān)系可被用作用于確定眼睛的軸向距離的信號。作為替代，還可通過眾所周知的手段(諸如基于一個或多個近紅外照明源的角膜散射/反射的圖像斑點(diǎn)位置的三角測量)來測量眼睛距離。還可采用如下面將公開的基于低相干干涉量度法的眼睛距離測量。一圈或多圈LED(或陣列)(135/235)可被布置成圍繞在波前封圍的輸入端口的周圍以起到多個功能。一個功能是簡單地提供波長譜范圍內(nèi)的泛光(flood)照明光以使得此譜內(nèi)的眼睛返回的光可到達(dá)圖像傳感器(162/262)。以此方式，如果沒有來自手術(shù)顯微鏡的照明或者如果來自手術(shù)顯微鏡的照明光已經(jīng)被過濾成僅允許可見光到達(dá)眼睛，則如由圖像傳感器(162/262)所捕捉的眼睛圖像的對比度可被保持到期望的范圍內(nèi)。作為一個示例，圖像傳感器是單色UI-1542LE-M，其是具有1.3兆像素分辨率(1280x1024像素)的極其緊湊的插件板級相機(jī)?？裳刂上衤窂皆O(shè)置NIR帶通濾波器以使得僅泛光照明光將到達(dá)圖像傳感器以維持實況眼睛圖像的相對恒定的對比度。LED(135/235)的第二功能是創(chuàng)建從角膜和/或眼晶體狀(自然的或人工的)的光學(xué)界面返回的鏡面反射圖像斑點(diǎn)以使得LED(135/235)的Purkinje圖像可被圖像傳感器(162/262)捕捉。通過這些Purkinje圖像的圖像處理，可確定患者眼睛的橫向位置。另外，可用與角膜地形圖儀系統(tǒng)和/或角膜散光計/角膜鏡所做的相同的方式來計算出角膜和/或眼晶狀體(自然的或人工的)的頂部和/或底部表面輪廓或地形圖。所獲得的此信息可被用于確定角膜形狀的變化或者甚至一些其它眼睛生物計量/解剖參數(shù)。所測得的變化隨后可被用于設(shè)置在屈光手術(shù)期間或就在屈光手術(shù)之后的目標(biāo)性或預(yù)期的屈光以使得當(dāng)在眼睛的角膜中所做的切口或傷口完全愈合時，眼睛的最終屈光將是如所需的。LED(135/235)的第三功能可以是其中一些可被選擇性地打開并投射到眼白上以創(chuàng)建光斑，這些光斑可被圖像傳感器(162/262)捕捉以實現(xiàn)使用光學(xué)三角測量原理的眼睛距離測量?？商幚硭上竦墓獍叩馁|(zhì)心位置的變化以計算出眼睛距離。除了提供實況眼睛瞳孔/虹膜或角膜圖像以及對泛光照明效應(yīng)成像之外，圖像傳感器信號還可被用于其它目的。例如，實況圖像可被用于檢測來自第一透鏡(104/204)的尺寸、距離以及眼睛瞳孔的橫向位置。當(dāng)發(fā)現(xiàn)瞳孔的尺寸較小時，可相應(yīng)地減小波前采樣區(qū)域。換言之，針對每一瞳孔尺寸，瞳孔尺寸信息可以閉環(huán)方式被用于波前感測區(qū)域的自動和/或動態(tài)調(diào)節(jié)和/或縮放。本公開的一個實施例是作為特定位置范圍內(nèi)的眼睛位置變化的結(jié)果的波前測量誤差的矯正。該矯正可被應(yīng)用于眼睛橫向位置變化以及眼睛軸向位置變化兩者。在一個實施例中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)眼睛或瞳孔未很好居中(即相對于波前傳感器的光軸很好對準(zhǔn))時，眼睛或瞳孔相對于波前傳感器模塊的橫向運(yùn)動的量被確定并且被用于糾正將由這種眼睛或瞳孔位置橫向運(yùn)動所引入的測得的波前誤差或者調(diào)節(jié)波前采樣掃描儀的驅(qū)動信號以使得角膜上的相同區(qū)域一直被采樣?？墒褂脤崨r眼睛圖像或其它手段來確定眼睛或瞳孔的橫向位置。例如，角膜緣可為眼睛在何處提供參考；瞳孔和虹膜之間的邊界也可為眼睛在何處提供參考。另外，作為明亮的光斑被實況眼睛相機(jī)所捕捉或者被附加位置感測檢測器所檢測的來自角膜前表面的鏡面反射的泛光照明光也可被用于提供關(guān)于眼睛的橫向位置的信息。此外，來自角膜前表面的鏡面反射的SLD光也可作為明亮的光斑被實況眼睛相機(jī)所捕捉或者被附加位置感測檢測器所檢測以確定眼睛的橫向位置。還可在兩個維度中掃描SLD光束以搜索最強(qiáng)的角膜頂點(diǎn)鏡面反射以及確定眼睛橫向位置。圖3示出了在眼睛橫向移動并且沒有對波前采樣方案作出相應(yīng)改變的情況下角膜平面上的波前采樣區(qū)域?qū)l(fā)生什么。假定SLD光束與波前傳感器光軸同軸并且相對于波前傳感器光軸被固定在空間中并且波前傳感器在相對于角膜平面上的波前傳感器的光軸的徑向或旋轉(zhuǎn)對稱的圓環(huán)周圍采樣。當(dāng)良好對準(zhǔn)眼睛時，SLD光束302將通過角膜的頂點(diǎn)和瞳孔的中心進(jìn)入眼睛，落在視網(wǎng)膜的中央凹附近的視網(wǎng)膜上。因此，如由在右邊的截面角膜平面視圖的圓環(huán)304所示，將在相對于角膜的頂點(diǎn)或者眼睛瞳孔的中心居中的徑向或旋轉(zhuǎn)對稱的圓環(huán)內(nèi)采樣所返回的波前?，F(xiàn)在想象如果眼睛相對于SLD光束和波前傳感器橫向地向下移動。則SLD光束312現(xiàn)在將偏離中心地進(jìn)入眼睛，但仍然落在視網(wǎng)膜的中央凹附近的視網(wǎng)膜上，盡管取決于眼睛的像差，準(zhǔn)確位置可能稍有不同。由于波前采樣區(qū)域相對于SLD光束是固定的，因此，如由在右邊的截面角膜平面視圖的圓環(huán)314所示，在角膜平面上，采樣的圓環(huán)相對于角膜的頂點(diǎn)或者眼睛瞳孔的中心將向上移動。此非徑向或非旋轉(zhuǎn)對稱波前采樣因此將引起波前測量誤差。在本公開的一個實施例中，利用關(guān)于眼睛或瞳孔的橫向位置的信息，使用軟件和數(shù)據(jù)處理來糾正波前測量誤差。在本公開的一個實施例中，利用關(guān)于眼睛或瞳孔的橫向位置的信息，可掃描SLD光束以跟隨或跟蹤眼睛或瞳孔以使得SLD光束將總是從依照設(shè)計的相同的角膜位置(諸如稍微偏離角膜的頂點(diǎn)的位置)進(jìn)入角膜以例如防止由角膜返回的鏡面反射的SLD光束進(jìn)入波前傳感器的PSD。實況眼睛圖像還可被用于確定眼睛的存在以及相應(yīng)地打開或關(guān)閉SLD/波前檢測系統(tǒng)。為了確保SLD光束總是在期望的角膜位置處進(jìn)入眼睛并且作為眼睛橫向運(yùn)動(在特定眼睛運(yùn)動范圍內(nèi))的結(jié)果不部分地或完全地被虹膜阻擋，如圖1和2中所示的用于掃描SLD光束的掃描鏡180/280可被置于第一波前中繼透鏡104/204的后焦面處。在此情況中，掃描鏡180/280的角掃描將引起SLD光束相對于角膜平面的橫向掃描。捕捉眼睛的實況圖像的圖像傳感器或其它眼睛橫向位置檢測裝置可被用于計算出眼睛中心的橫向位置并提供反饋信號以驅(qū)動掃描鏡180/280以使得SLD光束能夠跟隨眼睛運(yùn)動或跟蹤眼睛。在本公開的另一實施例中，利用適當(dāng)?shù)腄C偏移驅(qū)動波前光束掃描儀112/212以允許跟隨眼睛橫向運(yùn)動或跟蹤眼睛以使得總是在眼睛瞳孔的相同區(qū)域上完成波前采樣。例如，可在相對于眼睛瞳孔的中心徑向或旋轉(zhuǎn)對稱的圓環(huán)上完成采樣。為了看看這怎么可能，讓我們回憶一下波前光束掃描儀位于8-F波前中繼配置的第二傅里葉變換平面處。當(dāng)眼睛橫向移動時，在4-F波前像平面處，取決于第一和第二透鏡的焦距比，波前的圖像同樣將以成比例的光學(xué)放大或縮小來橫向移動。如果波前光束掃描儀未做任何掃描并且沒有DC偏移，則當(dāng)此中間波前像平面處的橫向移動的波前被進(jìn)一步中繼至最終的波前采樣像平面時，其相對于采樣孔徑同樣是橫向移位的。作為結(jié)果，當(dāng)波前光束掃描儀做角旋轉(zhuǎn)掃描時。如由圖3的下部分所示，在角膜平面上的有效掃描的圓環(huán)將是去中心的。圖4示出了即使眼睛橫向移動，如何通過DC偏移波前光束掃描儀，可以補(bǔ)償眼睛的橫向運(yùn)動并因此繼續(xù)掃描相同的適當(dāng)居中的圓環(huán)。如在圖4中可見，當(dāng)存在眼睛的橫向運(yùn)動時，SLD光束448將偏離中心地進(jìn)入眼睛并且作為要被8-F中繼中繼的物體的在角膜平面處的波前同樣是離軸的。中間波前圖像402因此是橫向移位的并且如果不存在波前光束掃描儀的DC偏移，沒有在第二傅里葉變換像平面處的波前光束的掃描，則中間波前圖像也作為橫向移位的波前圖像432將被中繼至最終的波前采樣平面。在此情況中，如果波前光束掃描儀以相對于零DC偏移角的圓形角旋轉(zhuǎn)的形式掃描，則如由圓環(huán)444所示，采樣的波前隨后相對于眼睛的中心將是非徑向或非旋轉(zhuǎn)對稱的圓環(huán)。然而，如果如在圖4的右側(cè)上所示的波前光束掃描儀462具有基于眼睛的橫向位移所適當(dāng)確定的某一DC偏移，則當(dāng)被中繼至最終的波前采樣像平面時，最終的波前圖像482可被橫向地移位以相對于波前采樣孔徑458被重新居中(re-centered)。在此情況中，SLD光束498仍將偏離中心地進(jìn)入眼睛，作為要被8-F中繼中繼的物體的在角膜平面處的波前在穿過第一、第二和第三透鏡時是離軸的，但在波前掃描儀之后，該中繼被波前掃描儀糾正并且現(xiàn)在是軸上的。因此，波前光束掃描儀相對于此DC偏移角的進(jìn)一步角旋轉(zhuǎn)掃描將導(dǎo)致相對于眼睛中心的徑向或旋轉(zhuǎn)對稱的圓環(huán)494的采樣。本公開的一個實施例因此是響應(yīng)于可由實況眼睛相機(jī)或其它裝置確定的眼睛的橫向運(yùn)動而控制波前掃描儀的DC偏移。歸功于沿著波前中繼路徑，波前成像是沿著成像路徑中的一些未在軸上而是離軸完成的這一事實，因此可存在引入的其它光學(xué)像差，包括例如彗形像差和柱狀(prismatic)傾斜。作為離軸波前中繼的結(jié)果所引入的這些附加像差可通過校準(zhǔn)來處理并且可被看作好像存在光學(xué)成像或中繼系統(tǒng)的固有像差并且因此可使用校準(zhǔn)和數(shù)據(jù)處理來減去。在本公開的另一實施例中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)眼睛未被軸向地定位在距波前傳感器的物平面設(shè)計的距離處時，確定眼睛相對于所設(shè)計的軸向位置的軸向位移的量并且該信息被用于糾正將由這種眼睛軸向運(yùn)動所引入的測得的波前誤差。圖5示出了在眼睛從所設(shè)計的位置中軸向地移動的情況下被測量的波前或屈光誤差發(fā)生了什么。在圖5的左列上，示出了三個正視眼，其中頂部的一個504進(jìn)一步遠(yuǎn)離波前傳感器移動、中間的一個506在波前傳感器的設(shè)計的軸向位置處并且底部的一個508朝向波前傳感器移動。如可見，由于從此正視眼中出現(xiàn)的波前在設(shè)計的物平面502(從該設(shè)計的物平面502，波前將被中繼至最終的波前采樣平面)處是平面的，因而對于這三種情況，波前514、516和518都是平面的。因此，當(dāng)眼睛是正視的時，如果眼睛從所設(shè)計的位置中稍微軸向移位，則波前測量結(jié)果將不受影響。然而，如果如由其中眼睛的晶狀體(525、527、529)被示為較厚并且眼睛(524、526、528)也被繪制為較長的圖5的中間列所示，眼睛是近視的，則從眼睛中出現(xiàn)的波前將會聚至點(diǎn)(535、537、539)并且在角膜平面處的波前的屈光值由從眼睛的角膜平面到會聚點(diǎn)的距離所確定。在此情況中，如果如由中間列的頂部示例所示，眼睛被移動成稍微進(jìn)一步遠(yuǎn)離波前傳感器，則在波前傳感器的物平面522處的波前與在眼睛的角膜平面處的波前不相同。事實上，在波前傳感器的物平面處的波前的會聚的曲率半徑小于在角膜平面處的波前的會聚的曲率半徑。因此，當(dāng)在波前傳感器的物平面處的此波前534被波前傳感器測量時，所測得的結(jié)果將不同于在角膜平面處的波前536，因為波前534的曲率半徑小于波前536的曲率半徑。另一方面，如果如由中間列的底部示例所示，眼睛被移動成更靠近朝向波前傳感器，則在波前傳感器的物平面522處的波前538再次與在眼睛的角膜平面處的波前536不相同。事實上，在波前傳感器的物平面處的波前538的曲率半徑現(xiàn)在大于在角膜平面處的波前536。作為結(jié)果，在波前物平面處的所測得的波前結(jié)果將再次不同于在眼睛的角膜平面處的所測得的波前結(jié)果。當(dāng)如由其中眼睛的晶狀體被移除并且眼睛(544、546、548)同樣被繪制為短于正常的以模擬短的無晶狀體眼的圖5的右列所示，眼睛是遠(yuǎn)視的時，從眼睛中出現(xiàn)的波前將是發(fā)散的并且通過向后延伸發(fā)散光線，可發(fā)現(xiàn)光線從中起源的虛擬焦點(diǎn)(555、557、559)。在角膜平面處的波前的遠(yuǎn)視屈光值由從眼睛的角膜平面到虛擬焦點(diǎn)的距離所確定。在此情況中，如果如由右列的頂部示例所示，眼睛被移動成進(jìn)一步遠(yuǎn)離波前傳感器，則在波前傳感器的物平面542處的波前554再次與在眼睛的角膜平面處的波前556不相同。事實上，在波前傳感器的物平面處的波前554的發(fā)散的曲率半徑現(xiàn)在大于在角膜平面處的波前556的發(fā)散的曲率半徑。因此，當(dāng)在波前傳感器的物平面處的此波前554被波前傳感器測量時，所測得結(jié)果將再次不同于在角膜平面處的波前556。另一方面，如果如由右列的底部示例所示，眼睛被移動成更靠近朝向波前傳感器，則在波前傳感器的物平面542處的波前538仍將不同于在眼睛的角膜平面處的波前556。事實上，在波前傳感器的物平面處的發(fā)散的波前558的曲率半徑現(xiàn)在將小于在角膜平面處的波前556。作為結(jié)果，在波前物平面處的所測得的波前結(jié)果將再次不同于在眼睛的角膜平面處的所測得的波前結(jié)果。在本公開的一個實施例中，結(jié)合了用于檢測測試下的眼睛的軸向位置的實時裝置并且實時地，關(guān)于眼睛相對于波前傳感器模塊的物平面的軸運(yùn)動的量的信息被用于糾正將由這種眼睛軸向運(yùn)動所引入的所測得的波前誤差。如稍后將討論的，眼睛軸向位置測量手段包括如對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言眾所周知的光學(xué)三角測量和光學(xué)低相干干涉量度法?？梢宰鲂?zhǔn)以確定眼睛的軸向位置和眼睛的真實波前像差對如由波前傳感器所測得的波前傳感器的物平面處的波前像差之間的關(guān)系。查找表隨后可被建立并且被實時地用于糾正波前測量誤差。在白內(nèi)障手術(shù)的情況中，當(dāng)完全縮小時，手術(shù)顯微鏡通?？上蛲饪漆t(yī)生呈現(xiàn)在約±2.5mm的量級的軸向范圍內(nèi)的患者眼睛的相對準(zhǔn)聚焦(sharp-focused)的視圖。因此當(dāng)外科醫(yī)生在手術(shù)顯微鏡下聚焦患者眼睛時，患者眼睛的軸向位置的變化應(yīng)當(dāng)在約±2.5mm的范圍內(nèi)。因此，可在這樣的范圍上做校準(zhǔn)并且可同樣在這樣的范圍上建立查找表。在本公開的一個示例實施例中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)眼睛填充有水/溶液，或存在光學(xué)氣泡，或眼瞼位于光路中，或面部皮膚、或外科醫(yī)生的手或手術(shù)工具或儀器位于圖像傳感器的視場中并且部分地或完全地阻擋波前中繼光束路徑時，可丟棄/過濾波前數(shù)據(jù)以排除“暗”或“亮”數(shù)據(jù)并且同時可關(guān)閉SLD172/272。在本公開的另一示例實施例中，波前傳感器被用于計算出眼睛是否干燥并且可將以視頻或音頻信號為形式的提醒發(fā)送給外科醫(yī)生或臨床醫(yī)生以提醒他/她何時沖洗眼睛。而且，來自圖像傳感器162/262的信號還可被用于標(biāo)識患者眼睛是處于有晶狀體、或無晶狀體或偽晶狀體狀態(tài)并且相應(yīng)地，可僅在需要的周期期間打開SLD脈沖。這些方法可減少患者對SLD光束的整體曝光時間并因此可能地允許較高的峰值功率或較長的持續(xù)中(on-duration)SLD脈沖以被用于增加波前測量信噪比。此外，可將一算法應(yīng)用于所得的眼睛圖像以通過所得圖像的有效模糊強(qiáng)度和/或與三角測量基準(zhǔn)合作來確定到眼睛的最佳距離。在圖1和2中，大尺寸的偏振分束器(PBS)174/274被用于將SLD光束發(fā)射到患者眼睛。使用大窗口尺寸的原因是確保在期望的大屈光度測量范圍上的來自眼睛的波前中繼光束不是部分地而是彎曲地被PBS174/274截取。在示例實施例中，來自SLD172/272的光束優(yōu)選是p偏振的以使得光束基本上傳輸通過PBS174/274并被發(fā)射到眼睛以用于創(chuàng)建眼睛波前。可預(yù)成形或操縱SLD光束以使得當(dāng)光束在角膜平面處進(jìn)入眼睛時，其在角膜平面處可以是準(zhǔn)直的或聚焦的或部分散焦的(發(fā)散地或會聚地)。當(dāng)SLD光束作為相對小的光斑或者有些擴(kuò)展的光斑落在視網(wǎng)膜上時，其將在相對大的角范圍上散射并且因此生成的返回的光束將具有原始偏振和正交偏振兩者。如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，對于眼科波前傳感器應(yīng)用，僅波前中繼光束的正交偏振分量被用于眼睛波前測量。這是因為在原始偏振方向中，存在來自角膜的相對強(qiáng)地反射的SLD光以及可將誤差引入到波前測量的眼睛的晶狀體。所以大的PBS174/274的另一功能是僅允許正交偏振的波前中繼光束被PBS174/274反射并且將以原始方向偏振的返回的光波引導(dǎo)至傳播通過PBS174/274并且被吸收或用于其它目的，諸如監(jiān)視是否存在通過角膜或眼晶狀體回到波前傳感器模塊中的SLD光束的鏡面反射。在圖1和2中，帶通濾波器176/276被布置在波前中繼光束路徑中以拒絕任何可見光和/或環(huán)境背景光并且僅允許SLD生成的期望的相對窄譜的波前中繼束光進(jìn)入波前傳感器模塊的剩余部分。除了可掃描SLD光束以跟隨眼睛橫向運(yùn)動這一事實之外，還可利用來自電子器件系統(tǒng)控制來掃描SLD光束以落在視網(wǎng)膜上的小掃描區(qū)域上，該電子器件系統(tǒng)包括前端電子處理器和主計算機(jī)。在一個示例實施例中，為了確保SLD光束總是在期望的角膜位置處進(jìn)入眼睛并且作為眼睛運(yùn)動(在特定眼睛運(yùn)動范圍內(nèi))的結(jié)果不部分地或完全地被虹膜阻擋，如圖1和2中所示的用于掃描SLD光束的掃描鏡180/280可被置于第一波前中繼透鏡104/204的后焦面處。在此情況中，掃描鏡180/280的角掃描將引起SLD光束相對于角膜平面的橫向掃描，但如果眼睛是正視的，則仍然允許SLD光束落在相同的視網(wǎng)膜位置上。捕捉眼睛瞳孔的實況圖像的圖像傳感器可被用于計算出眼睛瞳孔中心的橫向位置并提供反饋信號以驅(qū)動掃描鏡180/280并且使得SLD光束能夠跟隨眼睛運(yùn)動或跟蹤眼睛。在一個示例實施例中，為了使得SLD光束落在視網(wǎng)膜上的小區(qū)域周圍并且還在該小區(qū)域周圍掃描，如圖1和2中所示，另一掃描鏡182/282可被定位成共軛于在SLD光束形狀操縱透鏡184/284的后焦點(diǎn)處的角膜平面。另一透鏡186/286可被用于將來自例如單模光纖(諸如保偏(PM)單模光纖)188/288的輸出端口的SLD光束聚焦或準(zhǔn)直或成形到掃描鏡182/282上。在視網(wǎng)膜上的小區(qū)域上的SLD光束的掃描可提供若干益處；一個是減少由使SLD光束總是落在相同的視網(wǎng)膜斑點(diǎn)區(qū)域上尤其是該斑點(diǎn)尺寸非常小的情況造成的斑點(diǎn)效應(yīng)；另一益處是在略大的視網(wǎng)膜區(qū)域上轉(zhuǎn)移(divert)光能以使得較高的峰值功率或較長的持續(xù)中脈沖SLD光束可被發(fā)射至眼睛以增加光學(xué)波前測量的信噪比；并且又一益處是使得波前測量能夠在略大的視網(wǎng)膜區(qū)域上進(jìn)行平均以使得可平均或檢測和/或量化由視網(wǎng)膜地形非均勻性造成的波前測量誤差。作為替代，通過使用透鏡186/286(或184/284)來控制SLD光束的聚焦和散焦，還可控制視網(wǎng)膜上的SLD光束斑點(diǎn)尺寸以實現(xiàn)相似目標(biāo)。應(yīng)當(dāng)注意，可獨(dú)立地、同時地執(zhí)行并且還同步化SLD光束相對于角膜和視網(wǎng)膜的掃描。換言之，可獨(dú)立于彼此但同時激活兩個SLD光束掃描儀180/280和182/282。另外，應(yīng)當(dāng)注意，作為眼外科光束(未在圖1和2中示出)的激光束可與SLD光束結(jié)合并且通過同一光纖或者通過另一自由空間光束組合器被遞送至眼睛以被遞送至SLD光束的相同的掃描儀(多個)或其它掃描儀以使得可掃描眼外科激光束以用于執(zhí)行眼睛的屈光手術(shù)(諸如角膜緣松解切開術(shù)(LRI))或其它角膜雕刻。SLD和眼外科激光器可具有不同的波長并且使用基于光纖的波分多路復(fù)用耦合器或自由空間二向色光束組合器來組合。當(dāng)要進(jìn)行校準(zhǔn)/驗證時，可將內(nèi)部校準(zhǔn)目標(biāo)199/299移動到波前中繼光束路徑中。當(dāng)內(nèi)部校準(zhǔn)目標(biāo)被移動在合適的位置中時，SLD光束可被引導(dǎo)成與波前中繼光束路徑軸同軸。校準(zhǔn)目標(biāo)可由一材料制成，該材料將以類似于眼睛視網(wǎng)膜且具有可能一些期望衰減的方式散射光以使得參考波前可被生成并且被順序波前傳感器測量以用于校準(zhǔn)/驗證目的。所生成的參考波前可以是近乎平面的波前或典型的無晶狀體波前或任何其它發(fā)散/會聚程度的發(fā)散或會聚波前。盡管對于眼睛波前測量，僅使用具有正交偏振的從視網(wǎng)膜返回的光束，然而這不意味著具有原始偏振的從角膜、眼睛的晶狀體和視網(wǎng)膜返回的那些光波是無用的。相反，具有原始偏振的這些返回的光波可提供非常有用的信息。圖1和2示出了具有原始偏振的眼睛返回的光波可被用于距波前傳感器模塊的眼睛距離、眼睛的晶狀體(自然的或植入的)在眼睛中的位置(即，有效晶狀體位置)、前房深度、眼睛長度和其它眼睛前段和/或后段生物計量或解剖參數(shù)的測量。在圖1和2中，利用如典型地被用于光學(xué)低相干干涉量度法(OLCI)或光學(xué)相干斷層掃描(OCT)的低相干光纖干涉儀來收集穿過PBS174/274的返回的光波。SLD輸出光纖188/288可以是單模(SM)(以及保偏(PM)(若需要))并且可被連接至正常的單模(SM)光纖(或保偏(PM)單模光纖)耦合器以使得SLD光的一部分被發(fā)送至波前傳感器并且SLD光的另一部分被發(fā)送至參考臂192/292。參考臂的光路長度可被大致匹配至對應(yīng)于從眼睛返回的光波的光路長度的光路長度?？墒沟脧难劬Φ牟煌糠址祷氐墓獠ㄔ诠饫w耦合器190/290處與通過參考光纖臂192/292返回的參考光波重新組合以引起光學(xué)低相干干涉。如圖1和2中所示，可由檢測器194/294檢測此干涉信號。注意盡管在圖1和2中，同一光纖耦合器190/290被用于在邁克爾遜(Michelson)類型的光學(xué)干涉儀配置中分裂和重新組合光波，然而其它眾所周知的光纖干涉儀配置同樣都可以被使用，一個示例是使用其中樣本臂中的光纖循環(huán)器將樣本臂返回的光波有效地引導(dǎo)至重新組合光纖耦合器的兩個光纖耦合器的Mach-Zehnder類型配置?？刹捎酶鞣NOLCI/OCT配置和檢測方案，包括譜域、掃頻光源、時間域和平衡檢測。為了保持波前傳感器模塊(被附連至例如手術(shù)顯微鏡或裂隙燈生物顯微鏡)緊湊，檢測模塊194/294、參考臂192/292(包括參考鏡加上光纖環(huán))以及甚至SLD172/272和光纖耦合器190/290可位于波前傳感器封圍外。這樣做的原因是檢測模塊194/294和/或參考臂192/292和/或SLD源172/272取決于被用于OLCI/OCT操作的方案可以是龐大的。用于操作OLCI/OCT子組件的電子器件可以位于波前傳感器封圍內(nèi)或者波前傳感器封圍外。例如，當(dāng)如在US7815310中所討論的采用平衡檢測方案時，可能需要在SLD光纖臂中結(jié)合光纖循環(huán)器(未示出)。當(dāng)采用時間域檢測時，參考臂192/292可能需要包括光路長度掃描儀或快速掃描光延遲線(未示出)，其需要受電子器件控制。當(dāng)采用譜域檢測方案時，檢測模塊可能需要包括光譜儀和線掃描相機(jī)(未示出)，其需要受電子器件控制。當(dāng)采用掃頻光源檢測方案時，光源可能需要包括波長掃描儀(未示出)，其需要受電子器件控制。在一個示例實施例中，為了確?？墒占鄬?qiáng)的OLCI/OCT信號，掃描鏡180/280(和/或182/282)可受電子器件系統(tǒng)控制以特別地讓來自例如角膜、眼睛的晶狀體(自然的或人工的)和視網(wǎng)膜的相對強(qiáng)的鏡面反射返回到光纖干涉儀以使得可測量相對于波前傳感器模塊或相對于彼此的這些眼睛部件的光學(xué)界面的軸向距離。此操作可順序地與眼睛波前測量分開，因為在后一種情況中，或許應(yīng)當(dāng)避免鏡面反射。替代地，可使用兩個不同的波帶并且可采用譜分離。另一方面，OLCI/OCT信號強(qiáng)度可被用作關(guān)于鏡面反射是否正被波前傳感器模塊收集的指示并且如果是，則可丟棄波前傳感器數(shù)據(jù)。在另一示例實施例中，可在眼睛的前段上或者在一定體積的視網(wǎng)膜上掃描SLD光束并且可對眼睛的各部分進(jìn)行生物計量或解剖結(jié)構(gòu)測量。一個特別有用的測量是角膜表面和厚度分布。在一個示例實施例中，用于移動/掃描波前的光束掃描儀112/212以及用于掃描SLD光束的這些(180/280、182/282)還可具有動態(tài)DC偏移以為本公開帶來附加益處。例如，用于移動和/或掃描波前的掃描儀112/212可被用于對作為環(huán)境變化(諸如溫度)的結(jié)果的光學(xué)元件的潛在的不對準(zhǔn)提供補(bǔ)償以確保波前采樣相對于眼睛瞳孔的中心仍然是旋轉(zhuǎn)對稱的。同時，如果需要，根據(jù)通過一校準(zhǔn)的補(bǔ)償?shù)膱D像斑點(diǎn)位置，也可調(diào)節(jié)位置感測設(shè)備/檢測器(PSD)上的參考點(diǎn)。如果存在采樣的圖像斑點(diǎn)相對于PSD參考點(diǎn)的任何角的DC偏移，則此可通過校準(zhǔn)和數(shù)據(jù)處理來處理。我們提到用于掃描SLD光束的掃描儀180/280可被用于通過來自圖像傳感器162/262的反饋信號來跟隨特定范圍內(nèi)的眼睛橫向運(yùn)動。在眼睛相對于波前傳感器模塊移動的情況下，即使可使得SLD光束以與其在眼睛相對于波前傳感器模塊良好居中時將做的相同的角度通過相同的角膜位置進(jìn)入眼睛，然而來自眼睛的返回的波前光束相對于波前傳感器模塊的光軸將是橫向移位的。作為結(jié)果，在波前采樣像平面處的經(jīng)中繼的波前同樣將是橫向移位的。在此情況中，用于移動波前的掃描儀112/212的DC偏移可被用于補(bǔ)償此移位并且仍然使得經(jīng)掃描的波前光束相對于波前采樣孔徑118/218旋轉(zhuǎn)對稱。在此情況中，可存在引入的彗形像差或柱狀傾斜或其它附加像差，這些可通過校準(zhǔn)和數(shù)據(jù)處理來處理。這樣做時，可補(bǔ)償或糾正由眼睛定位/位置的變化所引起的任何波前測量誤差。利用由圖像傳感器、波前傳感器、鏡面反射檢測器和/或低相干干涉儀所提供的信息的組合，有可能組合一些或全部信息以實現(xiàn)正確的校準(zhǔn)曲線和/或正確的數(shù)據(jù)處理算法的自動選擇。同時，數(shù)據(jù)完整性指示器或置信度(confidence)指示器或白內(nèi)障不透明程度指示器或光學(xué)氣泡的存在的指示器可通過音頻或視頻或其它手段被顯示給外科醫(yī)生或臨床醫(yī)生或者在提供反饋的過程中被連接至其它儀器。組合的信息還可被用于眼內(nèi)壓(IOP)檢測、測量和/或校準(zhǔn)。例如，可通過與監(jiān)視患者心博信號的血氧計同步的波前傳感器和/或低相干干涉儀來檢測在眼睛的前房中的患者心博生成的或外部聲波生成的眼內(nèi)壓變化。壓力計裝備的注射器可被用于將粘彈性凝膠注射到眼睛中以膨脹眼睛并且還測量眼內(nèi)壓。組合的信息還可被用于檢測和/或確認(rèn)植入的人工晶狀體(IOL)(諸如多焦人工晶狀體)的定中心和/或傾斜。組合的信息還可被用于眼睛狀態(tài)(包括有晶狀體、無晶狀體和偽晶狀體)的檢測。波前傳感器信號可與OLCI/OCT信號結(jié)合以測量和指示眼晶狀體或眼(ocular)系統(tǒng)的光學(xué)介質(zhì)的光學(xué)散射和/或不透明的程度。波前傳感器信號還可與OLCI/OCT信號結(jié)合以測量在患者眼睛的角膜上的淚膜分布。對于實時眼科波前傳感器的一個要求是可在白內(nèi)障手術(shù)期間(諸如當(dāng)自然的眼晶狀體被移除并且眼睛是無晶狀體的時)遭遇的大屈光度測量動態(tài)范圍。盡管光學(xué)波前中繼配置已經(jīng)被設(shè)計成覆蓋大的屈光度測量動態(tài)范圍、順序的性質(zhì)已經(jīng)消除串?dāng)_問題，并且鎖定檢測技術(shù)可過濾掉DC和低頻1/f噪聲，然而動態(tài)范圍可仍然受位置感測設(shè)備/檢測器(PSD)限制。在一個實施例中，最佳地設(shè)計光學(xué)器件以使得在期望的屈光度覆蓋范圍上，PSD上的圖像/光斑點(diǎn)尺寸總是在特定范圍內(nèi)從而使得其質(zhì)心可被PSD感測。在另一實施例中，如圖1和2中所示的動態(tài)波前/散焦偏移設(shè)備178/278被設(shè)置在中間波前像平面(即與角膜平面和波前采樣平面兩者共軛的4-F平面)處。動態(tài)波前/散焦偏移設(shè)備178/278可以是插入式(drop-in)透鏡、變焦透鏡、基于液晶的穿透式波前操縱器或者基于變形鏡的波前操縱器。在PSD變?yōu)闇y量大屈光度值(正的或負(fù)的)的限制因素的情況中，電子器件系統(tǒng)可激活波前/散焦偏移設(shè)備178/278以抵消(offset)或部分地/完全地補(bǔ)償波前像差中的一些或全部。例如，在無晶狀體狀態(tài)中，來自患者的眼睛的波前是相對發(fā)散的，可在4-F波前像平面處將正透鏡落入到波前中繼光束路徑中以抵消波前的球形散焦分量并因此將落在PSD上的圖像/光斑點(diǎn)帶至范圍內(nèi)以使得PSD可感測/測量順序采樣的子波前的質(zhì)心。在像高度近視、高度遠(yuǎn)視、相對大的散光或球面像差的其它情況中，可掃描波前/散焦偏移設(shè)備178/278并且有意的偏移可以動態(tài)方式被應(yīng)用至一個或多個特定像差部件。以此方式，可抵消某些較低階像差并且可突出關(guān)于其它特定較高階波前像差的信息以揭示需要被進(jìn)一步糾正的剩余波前像差的這些臨床上重要特征。這樣做時，視力矯正從業(yè)者或外科醫(yī)生可實時地精細(xì)調(diào)整視力矯正過程并且最小化剩余的波前像差。圖6示出了控制和驅(qū)動如圖1和2中所示的順序波前傳感器和其它相關(guān)聯(lián)的有源設(shè)備的電子器件系統(tǒng)600的一個示例實施例的整體框圖。在此實施例中，功率模塊605將AC功率轉(zhuǎn)換成DC功率以用于整個電子器件系統(tǒng)600。可以流的方式同步地捕捉和/或記錄眼睛的波前數(shù)據(jù)和圖像/影片。主計算機(jī)&顯示模塊610提供包括使實況眼睛圖像與波前測量結(jié)果同步的后端處理以及向用戶提供可見顯示，其中波前信息疊加在患者眼睛的實況圖像上或者與患者眼睛的實況圖像并排顯示。主計算機(jī)&顯示模塊610還可將波前數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計算機(jī)繪圖，這些計算機(jī)繪圖與眼睛的數(shù)字圖像/影片同步和混合以形成復(fù)合影片并且在顯示器上顯示該復(fù)合影片，該顯示器被同步至在視力矯正過程期間所執(zhí)行的實時活動。主計算機(jī)&顯示模塊610還通過串行或并行數(shù)據(jù)鏈路620來提供功率并與順序波前傳感器模塊615通信。如圖1和2中所示的光學(xué)器件連同一些前端電子器件一起駐留在順序波前傳感器模塊615中。在本公開的一個實施例中，主計算機(jī)&顯示模塊610和順序波前傳感器模塊615通過USB連接620通信。然而，任何方便的串行、并行或無線數(shù)據(jù)通信協(xié)議將起作用。主計算機(jī)&顯示模塊610還可包括諸如以太網(wǎng)之類的可選連接625以允許將波前、視頻和其它處理的或原始數(shù)據(jù)下載到外部網(wǎng)絡(luò)(未在圖6中示出)上以用于諸如后續(xù)數(shù)據(jù)分析或回放之類的其它目的。應(yīng)當(dāng)注意顯示器不應(yīng)限于被示為與主計算機(jī)結(jié)合的單個顯示器。顯示器可以是內(nèi)置抬頭顯示器、在手術(shù)顯微鏡的目鏡路徑中的半透明微顯示器、可將信息投射至疊加在如由外科醫(yī)生/臨床醫(yī)生所見的實況顯微視圖上的反投影顯示器或者在彼此之中互相鏈接的多個監(jiān)視器。除了將波前測量數(shù)據(jù)疊加到患者眼睛的圖像上之外，還可在同一屏幕的不同顯示窗口上毗鄰地或者在不同的顯示器/監(jiān)視器上單獨(dú)地顯示波前測量結(jié)果(以及其它測量結(jié)果，諸如來自圖像傳感器和低相干干涉儀的那些)。與現(xiàn)有技術(shù)波前傳感器電子器件系統(tǒng)相比較，本電子器件系統(tǒng)在主計算機(jī)&顯示模塊610被配置成提供包括使實況眼睛圖像與順序波前測量數(shù)據(jù)同步并且同時通過將波前信息疊加在實況眼睛圖像上或者緊挨著實況眼睛圖像并排顯示波前信息來顯示經(jīng)同步的信息的后端處理方面是不同的。另外，在順序波前傳感器模塊615里面的前端電子器件(如不久將討論的)以鎖定模式操作順序?qū)崟r眼科波前傳感器并且被配置成將要與實況眼睛圖像數(shù)據(jù)同步的前端經(jīng)處理的波前數(shù)據(jù)發(fā)送至主計算機(jī)和顯示模塊610。圖7示出了駐留在圖6中所示的波前傳感器模塊615內(nèi)的前端電子處理系統(tǒng)700的一個示例實施例的框圖。在此實施例中，實況成像相機(jī)模塊705(諸如CCD或CMOS圖像傳感器/相機(jī))提供患者眼睛的實況圖像，該實況圖像的數(shù)據(jù)被發(fā)送至如圖6中所示的主計算機(jī)和顯示模塊610以使得波前數(shù)據(jù)可被疊加在患者的眼睛的實況圖像上。前端處理系統(tǒng)710被電子耦合至SLD驅(qū)動和控制電路715(除了使SLD脈動之外，其還可執(zhí)行如之前已關(guān)于圖1和2所討論的SLD光束聚焦和SLD光束操縱)、至波前掃描儀驅(qū)動電路720并且至位置感測檢測器電路725。與現(xiàn)有技術(shù)波前傳感器電子器件系統(tǒng)相比，目前公開的前端電子處理系統(tǒng)具有若干特征，當(dāng)以一種方式或另一種方式結(jié)合時使得其對于實時眼科波前測量和顯示，尤其在眼睛屈光白內(nèi)障手術(shù)期間為不同的并且還有利的。用于創(chuàng)建來自眼睛的波前的光源是以脈沖和/或脈沖串(burst)模式操作的。脈沖重復(fù)率或頻率比標(biāo)準(zhǔn)的二維CCD/CMOS圖像傳感器的典型的幀速率(其典型地為約25到30Hz(通常被稱為每秒幀數(shù)))高(典型地在kHz范圍內(nèi)或之上)。此外，位置感測檢測器是二維的，其具有足夠高的時間頻率響應(yīng)以使得其可以以與高于1/f噪聲頻率范圍的頻率下的脈沖光源同步的鎖定檢測模式操作。前端處理系統(tǒng)710被至少電子耦合至SLD驅(qū)動和控制電路715、波前掃描儀驅(qū)動電路720以及位置感測檢測器電路725。前端電子器件被配置成鎖相光源、波前掃描儀和位置感測檢測器的操作。另外，前端處理系統(tǒng)710還可被電子耦合至內(nèi)部固定和LED驅(qū)動電路730以及內(nèi)部校準(zhǔn)目標(biāo)定位電路735。除了如之前參照圖1和2所討論的驅(qū)動該內(nèi)部固定之外，LED驅(qū)動電路730可包括多個LED驅(qū)動器并且被用于驅(qū)動其它LED，包括指示器LED、眼睛實況成像相機(jī)的泛光照明LED以及用于基于三角測量的眼睛距離測距的LED。內(nèi)部校準(zhǔn)目標(biāo)定位電路735可被用于激活參考波前的生成以被順序波前傳感器測量以用于校準(zhǔn)/驗證目的。前端和后端電子處理系統(tǒng)包括一個或多個數(shù)字處理器和非瞬態(tài)計算機(jī)可讀存儲器以用于存儲可執(zhí)行程序代碼和數(shù)據(jù)。各種控制和驅(qū)動電路715-735可被實現(xiàn)為硬接線電路、數(shù)字處理系統(tǒng)或如本領(lǐng)域已知的其組合。圖8示出了可被移動到波前中繼光束路徑中以創(chuàng)建一個或多個參考波前以用于內(nèi)部校準(zhǔn)和/或驗證的示例內(nèi)部校準(zhǔn)和/或驗證目標(biāo)802/832/852。在一個實施例中，內(nèi)部校準(zhǔn)和/或驗證目標(biāo)包括透鏡(諸如非球面透鏡)804以及漫射地(diffusely)反射或散射材料，諸如一片漫反射板(spectralon)806。該漫反射板806可被定位成在非球面透鏡804的后焦面或超過該后焦面短距離?？梢钥狗瓷渫扛卜乔蛎嫱哥R804以大幅度減少來自透鏡本身的任何鏡面反射。當(dāng)內(nèi)部校準(zhǔn)和/或驗證目標(biāo)802被移動到波前中繼光束路徑中時，其將被例如磁性阻擋器(未示出)阻擋以使得非球面透鏡804被居中并且與波前中繼光軸同軸。SLD光束隨后將以最小的鏡面反射被非球面透鏡截取并且SLD光束至少在某種程度上將被非球面透鏡聚焦以作為光斑落在漫反射板806上。由于漫反射板被設(shè)計成是高度漫射地反射和/或散射的，因而來自漫反射板的返回的光將以發(fā)散的圓錐體812為形式并且在向后傳播通過非球面透鏡之后，其將變?yōu)楦叨劝l(fā)散或會聚的光束814。如圖1和2中所示的內(nèi)部校準(zhǔn)目標(biāo)的位置是在第一透鏡104/204和偏振分束器174/274之間的某處，因此在那里向后傳播的有點(diǎn)稍微發(fā)散或會聚的光束將等效于來自位于第一透鏡104/204的物平面的前面或后面的點(diǎn)光源的光束。換言之，內(nèi)部校準(zhǔn)和/或驗證目標(biāo)創(chuàng)建的參考波前等效于來自測試下的眼睛的會聚或發(fā)散波前。在一個實施例中，可設(shè)計漫反射板相對于非球面透鏡的實際軸向位置以使得可使參考波前類似來自無晶狀體眼睛的波前。在另一實施例中，可設(shè)計漫反射板的實際軸向位置以使得可使因此創(chuàng)建的參考波前類似來自正視或近視眼的波前。應(yīng)當(dāng)注意，盡管這里我們使用非球面透鏡，然而球面透鏡和任何其它類型的透鏡，包括柱面加球面透鏡或甚至傾斜的球面透鏡可被用于創(chuàng)建特定預(yù)期的波前像差內(nèi)的參考波前以用于校準(zhǔn)和/或驗證。在一個實施例中，還可連續(xù)地改變漫反射板相對于非球面透鏡的位置以使得在內(nèi)部創(chuàng)建的波前可具有連續(xù)可變的屈光度值以使得在設(shè)計的屈光度測量范圍上的波前傳感器的完整校準(zhǔn)成為可能。在另一實施例中，內(nèi)部校準(zhǔn)目標(biāo)可簡單地是一片最基本的漫反射板836。在此情況中，對該片漫反射板836的停止位置的要求可被減少為平坦的漫反射板表面的任何部分，當(dāng)被移動到波前中繼光束路徑中時，可截取SLD光束以在假定漫反射板表面的地形性質(zhì)基本上相同的情況下生成基本上相同的參考波前。在此情況中，來自該片最基本的漫反射板的發(fā)出的光束將是發(fā)散光束838。在又一實施例中，內(nèi)部校準(zhǔn)和/或驗證目標(biāo)包括一片最基本的漫反射板866以及具有非球面透鏡854和一片漫反射板856的結(jié)構(gòu)兩者，其中漫反射板(866和856)可以是單片。將內(nèi)部校準(zhǔn)和/或驗證目標(biāo)852移動到波前中繼光束路徑中的機(jī)制可具有兩個停止：不需要是非?？芍貜?fù)的中間停止以及高度可重復(fù)的最終磁性停止位置。中間停止位置可被用于使得該片最基本的漫反射板能夠截取SLD光束并且高度可重復(fù)的停止位置可被用于定位非球面透鏡加上漫反射板結(jié)構(gòu)以使得非球面透鏡良好居中并且與波前中繼光束光軸同軸。以此方式，可獲得兩個參考波前(864和868)并因此使用內(nèi)部校準(zhǔn)目標(biāo)來檢查系統(tǒng)傳遞函數(shù)是否按設(shè)計的表現(xiàn)或者是否存在任何需要來補(bǔ)償波前中繼光學(xué)系統(tǒng)的任何不對準(zhǔn)。歸因于從真實眼睛返回的光的量對從一片漫反射板返回的光的量之差，光學(xué)衰減裝置(諸如中性密度濾光片和/或偏振器)可被包括在內(nèi)部校準(zhǔn)和/或驗證目標(biāo)中并且被設(shè)置在非球面透鏡的前面或后面以衰減光以使得其與來自真實眼睛的光大約相同。替代地，可適當(dāng)?shù)剡x擇漫反射板的厚度以僅使得期望量的光能夠被漫射地背散射和/或反射并且透射光可被光吸收材料(未在圖8中示出)所吸收。本發(fā)明的一個實施例是使前端處理系統(tǒng)710與位置感測檢測器電路725以及SLD驅(qū)動器和控制電路715相接。由于位置感測器檢測器可能是并行的多通道位置感測器檢測器，因而為了使其具有足夠高的時間頻率響應(yīng)，其可以是象限檢測器/傳感器、橫向效應(yīng)位置感測檢測器、并行的小的2維光電二極管陣列或其它。在象限檢測器/傳感器或橫向效應(yīng)位置感測檢測器的情況中，通常存在4個并行的信號通道。如稍后將討論的，前端處理系統(tǒng)基于來自4個通道(A、B、C和D)中的每一個的信號振幅來計算比率度量(ratio-metric)X和Y值。除了標(biāo)準(zhǔn)實踐之外，前端處理系統(tǒng)可(根據(jù)用戶意愿)自動地調(diào)節(jié)SLD輸出并且可變增益放大器的增益對于每一個通道獨(dú)立或者對于所有通道一起以使得對于落在位置感測檢測器上的所有順序采樣的子波前圖像斑點(diǎn)的A、B、C和D值的最終放大的輸出被優(yōu)化以用于最佳的信噪比。這是需要的，因為從患者眼睛返回的光學(xué)信號可根據(jù)屈光狀態(tài)(近視、正視和遠(yuǎn)視)、手術(shù)狀態(tài)(有晶狀體、無晶狀體和偽晶狀體)和眼睛的白內(nèi)障的程度而變化。圖9A和9B示出了通過伺服機(jī)制來完成自動SLD索引和數(shù)字增益控制的任務(wù)以優(yōu)化信噪比的電子器件框圖的實施例，并且圖10示出了以處理流框圖為形式的示例實施例。參見圖9A，微處理器901被耦合至具有存儲在其中的代碼和數(shù)據(jù)的存儲單元905。微處理器901還經(jīng)由具有數(shù)模轉(zhuǎn)換的SLD驅(qū)動器和控制電路915被耦合至SLD911、經(jīng)由具有數(shù)模轉(zhuǎn)換的MEMS掃描儀驅(qū)動電路925被耦合至MEMS掃描儀921以及經(jīng)由復(fù)合互阻抗放大器933、模數(shù)轉(zhuǎn)換器935和可變增益數(shù)字放大器937被耦合至PSD931。應(yīng)當(dāng)注意在此示例中的PSD是具有四個通道的象限檢測器，該四個通道導(dǎo)致四個最終的放大數(shù)字輸出A、B、C和D，因此相應(yīng)地，存在四個符合互阻抗放大器、四個模數(shù)轉(zhuǎn)換器和四個可變增益數(shù)字放大器，盡管在圖9A中僅繪制了每一個中的一個。為了說明這些點(diǎn)，我們將參照圖9B簡略地重復(fù)已經(jīng)在US7445335中討論過的內(nèi)容。假定順序波前傳感器被用于波前采樣并且具有四個光敏區(qū)域A、B、C和D的PSD象限檢測器931被用于指示在如圖9B中所示的經(jīng)采樣的子波前圖像斑點(diǎn)位置的質(zhì)心位置方面的局部傾斜。如果子波前相對于在象限檢測器931前面的子波前聚焦透鏡以法線角入射，則在象限檢測器931上的圖像斑點(diǎn)934將位于中心且四個光敏區(qū)域?qū)⒔邮障嗤康墓?，每一個區(qū)域產(chǎn)生具有相同強(qiáng)度的信號。另一方面，如果子波前以傾斜角度偏離垂直入射(假設(shè)，指向右上方向)，則在象限檢測器上的圖像斑點(diǎn)將遠(yuǎn)離中心而形成(如由圖像斑點(diǎn)938所示朝著右上象限移動)?？墒褂孟率龇匠虒①|(zhì)心與中心(x＝0,y＝0)的偏離(x,y)近似至一階：其中A、B、C和D代表象限檢測器的每一個相應(yīng)的光敏區(qū)域的信號強(qiáng)度并且分母(A+B+C+D)被用于歸一化測量以使得可取消光源強(qiáng)度波動的影響。應(yīng)當(dāng)注意，在依據(jù)質(zhì)心位置計算局部傾斜方面，方程(1)不是完全準(zhǔn)確的，但是它是一個良好的近似。在實踐中，可能會有需要使用一些數(shù)學(xué)運(yùn)算和內(nèi)置算法來進(jìn)一步矯正可由該方程引起的圖像斑點(diǎn)位置誤差。參見圖10，在開始步驟1002處，前端微處理器901優(yōu)選將SLD初始設(shè)置到按照眼睛安全性文件(document)要求所允許的那么多的輸出電平?？沙跏家栽谧詈髸r期處所確定的值或者以如通常將選擇的中間值來設(shè)置此刻的可變增益數(shù)字放大器937的增益。下一步驟(1004)是檢查可變增益數(shù)字放大器最終輸出A、B、C和D。如果發(fā)現(xiàn)A、B、C和D值的經(jīng)放大的最終輸出位于期望的信號強(qiáng)度范圍內(nèi)(其對于每一個通道可以是相同的)，則處理流移動至步驟1006，在步驟1006處，將可變增益數(shù)字放大器的增益保持在設(shè)定值處。如果最終輸出中的任何一個或全部在期望的信號強(qiáng)度范圍之下，則如由步驟1008所示可增加增益并且如由步驟1010所示接著檢查最終輸出。如果最終輸出位于期望的范圍內(nèi)，則如由步驟1012所示可以稍高于當(dāng)前值的值設(shè)置增益以克服波動引起的信號變化，其可使最終輸出再次達(dá)到期望的范圍之外。如果最終輸出仍然在期望的信號強(qiáng)度范圍之下并且如要被步驟1014檢查所示，增益還沒有達(dá)到其最大值，則可重復(fù)按照步驟1008增加增益以及按照步驟1010檢查最終輸出的過程直到最終輸出落在范圍內(nèi)并且如由步驟1012所示地設(shè)置增益。一個可能的例外場景是當(dāng)如由步驟1014所示，已經(jīng)將增益增加到其最大值時，最終輸出仍然在期望的范圍之下。在這種情況中，如由步驟1016所示，增益將被設(shè)置在其最大值處并且仍可處理數(shù)據(jù)，但如由步驟1018所示，可向終端用戶呈現(xiàn)一陳述以通知他/她波前信號太弱因此數(shù)據(jù)可能是無效的。另一方面，如果最終輸出A、B、C和D中的任何一個是在期望的信號強(qiáng)度范圍之上，則如由步驟1020所示可減少可變增益數(shù)字放大器的增益并且如由步驟1022所示檢查最終輸出。如果所有最終輸出位于期望的范圍內(nèi)，則如由步驟1024所示可以稍低于當(dāng)前值的值設(shè)置增益以克服波動引起的信號變化，其可使最終輸出再次達(dá)到期望的范圍之外。如果最終輸出中的任何一個仍然在期望的信號強(qiáng)度范圍之上并且如在步驟1026處所檢查，增益還沒有達(dá)到其最小值，則可重復(fù)按照步驟1020減少增益以及按照步驟1022檢查最終輸出的過程直到最終輸出均落在范圍內(nèi)并且如由步驟1024所示地設(shè)置增益。然而，存在當(dāng)在步驟1026處檢查時增益已經(jīng)達(dá)到其最小值并且最終輸出A、B、C和D中的一個或多個仍然在期望的信號強(qiáng)度范圍之上的可能性。在這種情況中，如在步驟1028處所示將增益保持在其最小值處并且如由步驟1030所示可減少SLD輸出。在減少SLD輸出之后在步驟1032處檢查最終輸出A、B、C和D并且如果發(fā)現(xiàn)最終A、B、C和D輸出在期望的范圍內(nèi)，則接著如由步驟1034所示以稍低于當(dāng)前電平的電平設(shè)置SLD輸出以克服波動引起的信號變化，其可使最終輸出再次達(dá)到期望的范圍之外。如果最終輸出A、B、C和D中的一個或多個仍然在期望的范圍之上并且按照1036的檢查步驟，SLD輸出還沒有達(dá)到零，則可重復(fù)如由步驟1030所示的減少SLD輸出以及如由步驟1032所示的檢查最終A、B、C和D輸出的過程直到它們達(dá)到期望的范圍并且如由步驟1034所示地設(shè)置SLD輸出。僅有的例外是SLD輸出已經(jīng)達(dá)到零并且最終A、B、C和D輸出中的一個或多個仍然在期望的范圍之上。這意味著即使沒有SLD輸出，仍然存在強(qiáng)的波前信號。這僅可在存在電子或光學(xué)干擾或串?dāng)_時發(fā)生。我們可如由步驟1038所示將SLD輸出保持在零處并且如由步驟1040所示給終端用戶發(fā)送存在強(qiáng)干擾信號因此數(shù)據(jù)無效的消息。除了以上所述之外，作為替代，終端用戶還可手動地控制SLD輸出以及可變增益數(shù)字放大器的增益直到他/她覺得真實波前測量結(jié)果是令人滿意的。應(yīng)當(dāng)注意，在圖9A和9B以及圖10中給出的示例實施例僅僅是用于實現(xiàn)提高信噪比的同一目標(biāo)的很多可能方式中的一個，因此其應(yīng)當(dāng)被視為說明概念。例如，在開始步驟處，沒有絕對的需要將SLD輸出設(shè)置到按照眼睛安全性文件要求所允許的那么多的電平?？沙跏家匀魏稳我怆娖皆O(shè)置SLD輸出并且隨后連同放大器增益一起調(diào)節(jié)該SLD輸出直到最終輸出A、B、C和D落在期望的范圍內(nèi)。初始將SLD輸出設(shè)置到相對高的電平的優(yōu)勢在于在光學(xué)或光子學(xué)領(lǐng)域中，可最大化在任何光電子轉(zhuǎn)換之前的光信噪比。然而，這并不意味著其它選擇不會奏效。事實上，甚至可初始將SLD輸出設(shè)置在零處并且連同放大器增益的調(diào)節(jié)一起逐漸地增加SLD輸出直到最終A、B、C和D輸出落在期望的范圍內(nèi)。在這種情況中，將存在對處理流的順序和細(xì)節(jié)的相應(yīng)的改變。這些變化應(yīng)當(dāng)被視為在本公開的范圍和精神內(nèi)。本公開的另一實施例是使用復(fù)合互阻抗放大器來放大順序眼科波前傳感器的位置信號。圖11示出了可被用于放大來自象限檢測器的四個象限光電二極管中的任何一個象限(例如，D1)的信號的復(fù)合互阻抗放大器的一個示例實施例。該電路被用在如圖9A中所示的位置感測檢測器電路中。在此復(fù)合互阻抗放大器中，電流到電壓轉(zhuǎn)換比率由反饋電阻器R1的值(例如，其可以是22兆歐姆)所確定并且被電阻器R2所匹配以平衡運(yùn)算放大器U1A的輸入。分路電容器C1和C2可以是電阻器R1和R2的寄生電容或者被添加到反饋環(huán)的小的電容器?；プ杩狗糯笃鞯姆€(wěn)定性和高頻噪聲減少來自由反饋環(huán)1150內(nèi)的電阻器R3、電容器C3和運(yùn)算放大器U2A形成的低通濾波器。在此電路中，+Vref是在地電位和+Vcc之間的某個正參考電壓。由于輸出信號(輸出A)與R1成比例，但噪聲與R1的平方根成比例，因而信噪比隨R1的平方根成比例地增加(由于其被R1的約翰遜(Johnson)噪聲控制)。注意現(xiàn)有技術(shù)高帶寬波前傳感器通常僅使用標(biāo)準(zhǔn)的互阻抗放大器而不是復(fù)合互阻抗放大器(參見，例如，S.Abado等人，“Two-dimensionalHigh-BandwidthShack-HartmannWavefrontSensor:DesignGuidelinesandEvaluationTesting”，OpticalEngineering，49(6)，064403，2010年6月。)。另外，現(xiàn)有技術(shù)波前傳感器不是純粹順序的而是以一種方式或另一種方式并行的。此外，它們不面臨與目前順序眼科波前傳感器面臨的相同的弱的但同步且脈沖光學(xué)信號挑戰(zhàn)。在當(dāng)前公開的復(fù)合互阻抗放大器應(yīng)用至順序眼科波前傳感器中的光學(xué)信號的放大方面，當(dāng)以一種方式或另一種方式組合時，與該當(dāng)前公開的復(fù)合互阻抗放大器獨(dú)特地相關(guān)聯(lián)的特征包括下列：(1)為了提高電流到電壓轉(zhuǎn)換精度，基本上被電阻器R2匹配的R1的選擇的反饋電阻器值是非常高的；(2)為了減少來自R1和R2的大的電阻值的噪聲貢獻(xiàn)同時維持足夠的信號帶寬，兩個分路電容器C1和C2具有非常低的電容值；(3)由反饋環(huán)內(nèi)的R3、C3和U2A所形成的低通濾波器大幅度提高了穩(wěn)定性并且還大幅度減少了互阻抗放大器的高頻噪聲；(4)為了實現(xiàn)鎖定檢測，正參考電壓+Vref是鎖相至SLD和MEMS掃描儀的驅(qū)動信號的適當(dāng)縮放的DC信號，并且其是在地電位和+Vcc之間。此外，為了實現(xiàn)最佳信噪比，優(yōu)選選擇具有最小的終端電容的象限檢測器；并且為了避免四個象限中的任意兩個之間的任何分流電導(dǎo)，優(yōu)選各象限之間的好的通道隔離。除了以上電路之外，被位置感測檢測器轉(zhuǎn)換至模擬電流信號的光學(xué)信號還可被AC耦合至常規(guī)的互阻抗放大器并且被該常規(guī)的互阻抗放大器放大，并且隨后與標(biāo)準(zhǔn)的鎖定檢測電路結(jié)合以恢復(fù)否則會被可遠(yuǎn)大于感興趣的信號的噪聲淹沒的小信號。圖12示出了這種組合的一個示例實施例。來自互阻抗放大器1295的輸出信號在混合器1296處與(即，乘以)被鎖定至驅(qū)動SLD并使SLD脈動的參考信號的鎖相環(huán)1297的輸出混合。使混合器1296的輸出穿過低通濾波器1298以移除混合信號的和頻分量并且選擇低通濾波器的時間常數(shù)以減少等效的噪聲帶寬?？捎闪硪粋€放大器1299進(jìn)一步放大經(jīng)低通濾波的信號以用于進(jìn)一步沿著信號路徑向下的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換。對以上鎖定檢測電路的替代是就在點(diǎn)亮SLD以記錄“暗”電平之前激活A(yù)/D轉(zhuǎn)換以及就在點(diǎn)亮SLD以記錄“亮”電平之后激活A(yù)/D轉(zhuǎn)換。隨后可計算該差別以移除干擾的影響。又一實施例是就在點(diǎn)亮SLD之后激活A(yù)/D轉(zhuǎn)換或者記錄“亮”電平同時忽略“暗”電平，如果干擾影響是最小的話。除了光學(xué)信號檢測電路之外，下一關(guān)鍵的電子控制的部件是波前掃描儀/移位器。在一個實施例中，波前掃描儀/移位器是由四個D/A轉(zhuǎn)換器所驅(qū)動的電磁MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))模擬操縱鏡，該四個D/A轉(zhuǎn)換器受微處理器控制。在一個示例中，D/A轉(zhuǎn)換器中的兩個通道輸出在相位上90度分開的正弦曲線，并且其它兩個通道輸出X和YDC偏移電壓以操縱波前采樣圓環(huán)的中心。正弦和余弦電子波前的振幅確定了波前采樣圓環(huán)的直徑，可改變該直徑以適應(yīng)各種眼睛瞳孔直徑以及以眼睛瞳孔區(qū)域內(nèi)的期望的直徑在波前的一個或多個圓環(huán)周圍有意地采樣。還可控制X和Y振幅的縱橫比以確保當(dāng)鏡子向側(cè)面反射波前光束時完成圓掃描。圖13A到13F示出了使MEMS掃描儀與SLD脈沖同步如何創(chuàng)建好像波前被以環(huán)排列的多個檢測器采樣的相同結(jié)果。在圖13A中，取向MEMS1312以使得當(dāng)發(fā)射(fire)SLD脈沖時，整個波前向下移動。在此情況中，孔徑1332采樣在圓形波前部分的頂部的一部分。在圖13B中，波前向左移動以使得孔徑采樣在圓形波前部分的右邊的一部分，在圖13C中，波前向上移動以使得孔徑采樣在圓形波前部分的底部的一部分并且在圖13D中，波前向右移動以使得孔徑采樣在圓形波前部分的左邊的一部分。圖13E描繪了用于利用以環(huán)布置的四個檢測器來采樣波前部分的每循環(huán)四個脈沖的順序掃描序列的等效。在另一示例中，SLD可與MEMS掃描儀同步并且可發(fā)射8個SLD脈沖以允許按照每一個MEMS掃描旋轉(zhuǎn)并因此每一個波前采樣圓環(huán)旋轉(zhuǎn)采樣8個子波前。可計時SLD脈沖發(fā)射以使得8個脈沖中的4個奇數(shù)或偶數(shù)脈沖與MEMS掃描儀的X和Y軸對準(zhǔn)并且其它4個脈沖被布置在X和Y軸之間的環(huán)上的中途。圖13F示出了MEMS掃描旋轉(zhuǎn)和相對的SLD發(fā)射位置的所得圖案。應(yīng)當(dāng)注意，SLD脈沖的數(shù)量不需要被限制到8并且可以是任何數(shù)量，SLD脈沖不需要在時間上是等間隔的，并且它們不必與MEMS掃描儀的X和Y軸對準(zhǔn)。作為替代，例如，通過相對于MEMS掃描儀的驅(qū)動信號改變SLD發(fā)射的脈沖的相對定時和/或數(shù)量，可沿著波前采樣圓環(huán)移動波前采樣位置以選擇要被采樣的波前的部分并且還實現(xiàn)在采樣波前方面的較高的空間分辨率。圖14示出了其中通過稍稍延遲SLD脈沖來將8個波前采樣位置遠(yuǎn)離圖13F中所示的那些移動15°的示例。作為另一替代，如果以在第一幀上的0°、第二幀上的15°以及第三幀上的30°的偏移角采樣波前并且重復(fù)此模式，則當(dāng)共同地處理來自多個幀的數(shù)據(jù)時，可以增加的空間分辨率采樣波前。圖15示出了這種模式。注意，可利用任何期望的但實際的定時精度來實現(xiàn)在SLD的初始發(fā)射時間中的此逐個幀的漸增以實現(xiàn)沿著任何環(huán)狀波前采樣環(huán)的任何期望的空間分辨率。另外，通過結(jié)合MEMS掃描儀的正弦和余弦驅(qū)動信號的振幅的變化，還可采樣具有不同直徑的不同圓環(huán)。以此方式，可以極坐標(biāo)系統(tǒng)的徑向而且角維度兩者中的任何期望的空間分辨率來實現(xiàn)整個波前的順序采樣。應(yīng)當(dāng)注意，這僅僅是很多可能的順序波前掃描/采樣方案中的一個示例。例如，類似的方法可被應(yīng)用于光柵掃描的情況。如上所述，參照圖9B，在解釋落在位置感測設(shè)備/檢測器(PSD)上的不同順序采樣的子波前圖像斑點(diǎn)的質(zhì)心位置方面，可使用標(biāo)準(zhǔn)的眾所周知的比率計方程。優(yōu)選象限檢測器或橫向效應(yīng)位置感測檢測器被用作PSD并且其X-Y軸被對準(zhǔn)在到MEMS掃描儀的X-Y軸的取向中以使得它們具有相同的X和Y軸，盡管這不是絕對必需的。在例如象限檢測器的情況中，可基于來自四個象限A、B、C和D中的每一個的信號強(qiáng)度來將順序采樣的子波前圖像斑點(diǎn)的比率計X和Y值表達(dá)為：X＝(A+B–C–D)/(A+B+C+D)Y＝(A+D–B–C)/(A+B+C+D)通常，X和Y的這些比率計值不直接給出質(zhì)心的高度準(zhǔn)確的橫向位移或位置，因為例如象限檢測器的響應(yīng)還是間隙距離、圖像斑點(diǎn)尺寸的函數(shù)，該圖像斑點(diǎn)尺寸依賴于若干因數(shù)，包括經(jīng)采樣的子波前的局部平均傾斜和局部發(fā)散/會聚以及子波前采樣孔徑形狀和尺寸。本發(fā)明的一個實施例是修改關(guān)系或方程以使得可更精確地確定經(jīng)采樣的子波前傾斜。在一個實施例中，在理論上和/或在實驗上確定比率計測量結(jié)果和實際質(zhì)心位移之間的關(guān)系并且修改比率計表達(dá)式以更準(zhǔn)確地反應(yīng)質(zhì)心位置。圖16示出了比率計估算和沿著X或Y軸的實際質(zhì)心位移或位置之間的理論上確定的關(guān)系的一個示例。由于此非線性，該效應(yīng)的近似逆可被應(yīng)用于原始方程以產(chǎn)生比率計(X，Y)和實際質(zhì)心位置(X’，Y’)之間的經(jīng)修改的關(guān)系。下面只是這種逆關(guān)系的一個示例。X’＝PrimeA*X/(1–X2/PrimeB)Y’＝PrimeB*Y/(1–Y2/PrimeB)其中PrimeA和PrimeB是常數(shù)。應(yīng)當(dāng)注意，以上所示的關(guān)系或方程是說明性的，其不旨在為可被用于實現(xiàn)相同目標(biāo)的可能方法的限制。事實上，以上修改是用于當(dāng)其圖像斑點(diǎn)僅沿著X或Y軸移位時的特定強(qiáng)度分布的經(jīng)采樣的子波前的質(zhì)心位置。如果圖像斑點(diǎn)在X和Y兩者上均移位，則將需要進(jìn)一步的修改，尤其是如果期望較高的測量精度。在一個示例實施例中，可建立依據(jù)(X，Y)的象限檢測器報告的比率計結(jié)果和實際質(zhì)心位置(X’，Y’)之間的以數(shù)據(jù)矩陣為形式的實驗上確定的關(guān)系并且可建立反向的關(guān)系以將每一個(X，Y)數(shù)據(jù)點(diǎn)轉(zhuǎn)換至新的質(zhì)心(X’，Y’)數(shù)據(jù)點(diǎn)。圖17示出了說明如何可執(zhí)行校準(zhǔn)以獲得修改的關(guān)系并且導(dǎo)致更準(zhǔn)確的波前像差測量的示例流程圖。在第一步驟1705中，可使用諸如來自眼睛模型或來自像可產(chǎn)生不同波前(諸如具有不同發(fā)散和會聚或者具有不同波前像差)的變形鏡的波前操縱器的各種裝置來創(chuàng)建波前。在第二步驟1710中，不同的經(jīng)采樣的子波前的真實質(zhì)心位置(X’，Y’)可與實驗上測得的比率計值(X，Y)進(jìn)行比較以獲得(X’，Y’)和(X，Y)之間的關(guān)系。同時，可獲得經(jīng)校準(zhǔn)的波前傾斜并因此屈光值對質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)位置。在第三步驟1715中，測量可由真實眼睛構(gòu)成并且所獲得的關(guān)系可被用于確定質(zhì)心位置并因此來自真實眼睛的經(jīng)采樣的子波前傾斜。在第四步驟1720中，經(jīng)采樣的子波前的所確定的質(zhì)心位置或傾斜可被用于確定真實眼睛的波前像差或屈光誤差。應(yīng)當(dāng)注意，第一和第二校準(zhǔn)相關(guān)的步驟可針對每一個建造的波前傳感器系統(tǒng)被執(zhí)行一次并且可針對如人們喜歡的那么多的真實眼睛測量來重復(fù)第三和第四步驟。然而，這并不意味著校準(zhǔn)步驟應(yīng)當(dāng)只做一次。事實上，周期性地重復(fù)這些校準(zhǔn)步驟是有益的。作為本公開的一個實施例，可使用由如圖9A中所示的微處理器所驅(qū)動的內(nèi)部校準(zhǔn)目標(biāo)按制造商或終端用戶偏好地那樣經(jīng)常地重復(fù)校準(zhǔn)步驟或部分的校準(zhǔn)。例如，如由終端用戶所期望的，每當(dāng)系統(tǒng)被加電或者甚至在每一次真實眼睛測量之前可自動或手動地將內(nèi)部校準(zhǔn)目標(biāo)暫時地移動到光學(xué)波前中繼光束路徑中。內(nèi)部校準(zhǔn)不需要提供如更充分綜合的校準(zhǔn)將或可提供的所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)。相反，內(nèi)部校準(zhǔn)目標(biāo)僅需要提供一些數(shù)據(jù)點(diǎn)。利用這些數(shù)據(jù)點(diǎn)，可在實驗上確認(rèn)波前傳感器的光學(xué)對準(zhǔn)是否是原封不動的或者諸如溫度變化和/或機(jī)械沖擊之類的任何環(huán)境因素是否已經(jīng)干擾了波前傳感器的光學(xué)對準(zhǔn)。因此，這將確定是否需要進(jìn)行完全新的綜合校準(zhǔn)或者基于某個小(minor)軟件的糾正是否將足以確保準(zhǔn)確的真實眼睛波前測量。替代地，使用內(nèi)部校準(zhǔn)目標(biāo)測得的參考波前像差可計算出波前傳感器光學(xué)系統(tǒng)具有的固有光學(xué)系統(tǒng)像差并且可通過從測得的整體波前像差中減去光學(xué)系統(tǒng)引起的波前像差來確定真實眼睛波前像差。作為本公開的另一實施例，校準(zhǔn)目標(biāo)(內(nèi)部或外部)還可被用于確定SLD發(fā)射脈沖和MEMS鏡掃描位置之間的初始時間延遲或者沿著特定波前采用圓環(huán)的子波前采樣位置和MEMS鏡掃描位置之間的偏移角。相同的校準(zhǔn)步驟還可被用于確定SLD發(fā)射時間相對于MEMS掃描鏡位置是否足夠準(zhǔn)確以及如果存在與特定期望的準(zhǔn)確度的任何差異，則隨后是否可執(zhí)行基于電子器件硬件的糾正或基于純軟件的糾正以精細(xì)調(diào)整SLD發(fā)射時間或MEMS掃描驅(qū)動信號。作為本公開的又一實施例，如果校準(zhǔn)(內(nèi)部或外部)檢測到光學(xué)對準(zhǔn)關(guān)閉或者如果在真實眼睛測量情況中發(fā)現(xiàn)眼睛沒有被置于最佳位置處，但位于利用軟件糾正仍可進(jìn)行波前測量的范圍內(nèi)，則如參照圖4所解釋的，可執(zhí)行基于軟件的調(diào)節(jié)以迎合(caterfor)這種不對準(zhǔn)。在另一示例實施例中，如果在從校準(zhǔn)目標(biāo)或從真實眼睛產(chǎn)生的波前的圓環(huán)周圍采樣8個子波前并且發(fā)現(xiàn)存在作為例如PSD橫向位置移動或來自患者眼睛的波前的棱鏡(prismatic)波前傾斜的結(jié)果的8個測得的子波前傾斜的質(zhì)心軌跡中心偏移(X’(i)，Y’(i))，其中i＝0、1、2、…、7，則可執(zhí)行(X’，Y’)笛卡爾坐標(biāo)的平移以使得8個數(shù)據(jù)點(diǎn)被給予新的笛卡爾坐標(biāo)(Xtr，Ytr)并且被表達(dá)為新的一組數(shù)據(jù)點(diǎn)(Xtr(i)，Ytr(i))，其中i＝0、1、2、…、7，其中質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)的簇(cluster)中心現(xiàn)在以新的原點(diǎn)(Xtr＝0，Ytr＝0)為中心。以此方式，可將導(dǎo)致源自例如子波前采樣孔徑和位置感測檢測器/設(shè)備之間的不對準(zhǔn)的整體棱鏡波前傾斜的外觀的任何影響從測得的波前中過濾掉。作為結(jié)果，可使剩余的數(shù)據(jù)處理集中在計算出屈光誤差和/或波前的較高階像差上。注意順序波前采樣具有其可使我們在圓環(huán)上采樣的地方與每一個單獨(dú)采樣的子波前質(zhì)心位置的位移相互關(guān)聯(lián)的固有優(yōu)勢。如上所述，使用比率計X和Y值來確定經(jīng)采樣的波前部分的質(zhì)心的位移，該比率計X和Y值從由PSD所生成的輸出信號中計算出。這些輸出值的位置形成幾何圖案，可由前端或后端電子處理系統(tǒng)來分析這些幾何圖案以確定被測者眼睛的眼科特性。在圖9C中示出了這些圖案的形成和分析。在圖9C中，這些位移被描繪為好像它們被顯示在監(jiān)視器上。然而，在其它示例實施例中，這些位移由算法所處理并且不一定向用戶顯示，這些算法被前端處理系統(tǒng)執(zhí)行為軟件。圖9C示出了平面波前、散焦和散光、在子波前聚焦透鏡后面的象限檢測器上的相關(guān)聯(lián)的圖像斑點(diǎn)位置的多個代表性情況以及當(dāng)在監(jiān)視器上作為2D數(shù)據(jù)點(diǎn)圖案顯示時的相應(yīng)的質(zhì)心位置的順序運(yùn)動。注意，代替將多個被采樣和投射的移動的波前繪制為到相同的子波前聚焦透鏡和象限檢測器上的不同子波前，我們已經(jīng)采用了以上參照圖13A-E所描述的等效的表示，從而使得在相同圓環(huán)周圍繪制多個子波前且相應(yīng)地，在相同圓環(huán)周圍繪制多個象限檢測器以表示將波前的不同部分掃描至單個子波前聚焦透鏡和單個象限檢測器的情況。如由箭頭9009所示，假設(shè)我們從頂部子波前開始圍繞波前圓環(huán)的掃描且以順時針方向移動至右邊的第二子波前且以此類推。從圖9C中可見，當(dāng)波前是平面波9001時，所有的子波前(例如，9002)將在象限檢測器9004的中心處形成圖像斑點(diǎn)9003且作為結(jié)果，監(jiān)視器9006上的質(zhì)心軌跡9005也將總是在x-y坐標(biāo)的原點(diǎn)處。當(dāng)如由9011所示，輸入波前是發(fā)散的時，每一個子波前9012的圖像斑點(diǎn)9013的中心將以距象限檢測器9014的中心等量的背離位于從波前中心徑向向外側(cè)，且作為結(jié)果，監(jiān)視器9016上的軌跡9015將是從頂部位置9017開始的如由箭頭9018所指示的順時針圓。另一方面，如果如由9021所示，輸入波前是會聚的時，每一個子波前9022的圖像斑點(diǎn)9023的中心將以距象限檢測器9024的中心等量的背離位于相對于波前中心的徑向向內(nèi)側(cè)。作為結(jié)果，在監(jiān)視器9026上的質(zhì)心軌跡9025仍將是圓，但將從底部位置9027開始并且仍將是如由箭頭9028所指示的順時針的。因此，當(dāng)檢測到x-軸質(zhì)心位置和y-軸質(zhì)心位置兩者的符號變化時，指示輸入波前從發(fā)散光束變化到會聚光束或反之。此外，質(zhì)心軌跡的開始點(diǎn)還可被用作指示輸入波前是發(fā)散的還是會聚的的標(biāo)準(zhǔn)。還可從圖9C中看出，當(dāng)輸入波前是散光的時，可發(fā)生波前可如9031a所示在垂直方向上是發(fā)散的并且如9031b所示在水平方向上是會聚的。作為結(jié)果，垂直子波前9033a的質(zhì)心位置將位于相對于輸入波前的中心徑向向外并且水平子波前9033b的質(zhì)心位置將位于相對于輸入波前的中心徑向向內(nèi)。因此，監(jiān)視器9036上的質(zhì)心軌跡9035將從頂部位置9037開始但如箭頭9038所示地逆時針移動，因此質(zhì)心軌跡旋轉(zhuǎn)現(xiàn)在被反向。使用類似的論點(diǎn)，不難理解，如果輸入波前是散光的但是所有子波前是全部發(fā)散或全部會聚的，則質(zhì)心軌跡的旋轉(zhuǎn)將是順時針的(即，非反向的)，然而，對于散光的情況，在監(jiān)視器上的質(zhì)心的軌跡將是橢圓的而不是圓形的，因為沿一個散光軸的子波前相比沿其它軸的那些將更為發(fā)散或會聚。對于更一般的散光的波前，質(zhì)心軌跡將以橢圓或圓形軌跡在反向方向中旋轉(zhuǎn)或者質(zhì)心軌跡將以正常的順時針旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)但該軌跡將是橢圓的。橢圓的軸可位于相對于中心的任何徑向方向，其將指示散光的軸。在這種情況中，圍繞圓環(huán)的4個子波前可能不足以精確地確定散光的軸并且可圍繞圓環(huán)采樣更多的子波前(諸如8、16或32個而不是4個)?？偠灾?，對于來自例如人眼的發(fā)散的球面波前對會聚的球面波前，圍繞眼睛瞳孔的圓環(huán)順序采樣的子波前將導(dǎo)致被布置在圓周圍的順序質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)，但其中取決于波前是發(fā)散的還是會聚的，每個數(shù)據(jù)點(diǎn)落在不同的對立位置處。換言之，對于發(fā)散的波前，例如，如果我們期望某一數(shù)據(jù)點(diǎn)(例如，i＝0)處于特定位置處(例如，(Xtr(0)，Ytr(0))＝(0，0.5))；那么對于相同球面半徑但不同符號的會聚波前，我們期望該同一數(shù)據(jù)點(diǎn)處于對立位置處(例如，(Xtr(0)，Ytr(0))＝(0，-0.5))。另一方面，如果原始波前具有球面和柱面分量兩者，則質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)將描繪出可以是正常旋轉(zhuǎn)橢圓的橢圓、直線、反?；蚍聪蛐D(zhuǎn)橢圓以及反?；蚍聪蛐D(zhuǎn)圓。已經(jīng)在共同轉(zhuǎn)讓的US7445335和共同轉(zhuǎn)讓的US8100530中詳細(xì)地討論了這些情景。本公開的一個實施例是使用長軸和短軸的正值和負(fù)值兩者來描述作為等效橢圓的質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)。例如，整體發(fā)散的波前可被定義為具有正的長軸和短軸并且整體會聚的波前可被定義為產(chǎn)生“負(fù)的”長軸和短軸。圖18示出了使用三角函數(shù)表達(dá)式的順序橢圓的圖形表示，其中U(t)＝a·cos(t)，V(t)＝b·sin(t)，a是較大圓的半徑并且b是較小圓的半徑。如可見，在a>b>0即a和b兩者均為正的情況下，橢圓逆時針旋轉(zhuǎn)。因此在橢圓上的這些點(diǎn)可表示具有球面和柱面屈光誤差分量的整體發(fā)散波前的順序地計算的質(zhì)心位移，其中發(fā)散的程度對于水平方向和垂直方向是不同的。如果a＝b，則橢圓將表示發(fā)散的球面波前，其中發(fā)散的程度對于水平方向和垂直方向是相同的。假設(shè)0<t0<π/2的t0值，點(diǎn)(U(t0)，V(t0))將在U-V笛卡爾坐標(biāo)的第一象限中。注意在圖18的此特定示例中，以及在圖19、20和21中，我們已經(jīng)假設(shè)笛卡爾坐標(biāo)軸U和V與象限檢測器軸x和y對準(zhǔn)并且同時，我們還已經(jīng)假設(shè)散光軸也是沿著x或y軸。因此，如圖18到21中所示的橢圓被取向成水平的或垂直的。如果長軸和短軸均為負(fù)，則可將它們表達(dá)為–a和–b。在如圖19中所示的此情況中，相應(yīng)的順序橢圓由U(t)＝-a·cos(t)，V(t)＝-b·sin(t)所表達(dá)，其中a>b>0，-a和-b兩者均為負(fù)。這將導(dǎo)致仍然逆時針旋轉(zhuǎn)的橢圓。這可被視為表示具有球面和柱面屈光誤差分量兩者的整體會聚波前，其中會聚的程度對于水平方向和垂直方向是不同的。如果a＝b，則其將表示會聚的球面波前，其中會聚的程度對于水平方向和垂直方向是相同的。在0<t0<π/2的t0值的情況下，點(diǎn)(U(t0)，V(t0))現(xiàn)在將在U-V笛卡爾坐標(biāo)的第三象限中，相比于圖18的點(diǎn)(U(t0)，V(t0))，其在坐標(biāo)原點(diǎn)的對面。如果長軸為正并且短軸為負(fù)，則可將它們表達(dá)為a和–b。在如圖20中所示的此情況中，相應(yīng)的順序橢圓由U(t)＝a·cos(t)，V(t)＝-b·sin(t)所表達(dá)，其中a>b>0，a為正，并且-b為負(fù)。這將導(dǎo)致從第四象限開始順時針旋轉(zhuǎn)的橢圓。這可被視為表示具有球面和柱面屈光誤差分量兩者的水平發(fā)散且垂直會聚的波前，其中水平發(fā)散和垂直會聚的程度是不同的。如果a＝b，則其將表示水平發(fā)散且垂直會聚的柱面波前，其中水平發(fā)散和垂直會聚的程度是相同的。在0<t0<π/2的t0值的情況下，點(diǎn)(U(t0)，V(t0))現(xiàn)在將在U-V笛卡爾坐標(biāo)的第四象限中。如果長軸為負(fù)并且短軸為正，則可將它們表達(dá)為-a和b。在如圖21中所示的此情況中，相應(yīng)的順序橢圓由U(t)＝-a·cos(t)，V(t)＝b·sin(t)所表達(dá)，其中a>b>0，-a為負(fù)，并且b為正。這將導(dǎo)致從第二象限開始順時針旋轉(zhuǎn)的橢圓。這可被視為表示具有球面和柱面屈光誤差分量兩者的水平會聚且垂直發(fā)散的波前，其中水平會聚和垂直發(fā)散的程度是不同的。如果a＝b，則其將表示水平會聚且垂直發(fā)散的柱面波前，其中水平會聚和垂直發(fā)散的程度是相同的。在0<t0<π/2的t0值的情況下，點(diǎn)(U(t0)，V(t0))現(xiàn)在將在U-V笛卡爾坐標(biāo)的第二象限中，相比于圖20的點(diǎn)(U(t0)，V(t0))，其在坐標(biāo)原點(diǎn)的對面。注意將發(fā)散波前分配至“正”對“負(fù)”軸是任意的并且可被反向，只要我們在它們之間進(jìn)行區(qū)分。還可交換這些軸的正方向。例如，U軸可以向上指向而不是指向右邊并且V軸可以指向右邊而不是向上指向。在此情況中，如圖22中所示，從在由虛線所表示的平面處所采樣的發(fā)散的球面波前中預(yù)期的順序質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)將是順時針圓，其中由圖22中的數(shù)字和箭頭指示所得的數(shù)據(jù)點(diǎn)位置和極性。注意歸因于軸極性的不同分配，相比于圖18的順序旋轉(zhuǎn)方向，該順序旋轉(zhuǎn)方向改變了。類似地，在相同情況中，如圖23中所示，從在由虛線所表示的平面處所采樣的會聚的球面波前中預(yù)期的順序質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)將是順時針圓，其中由圖23中的數(shù)字和箭頭指示所得的數(shù)據(jù)點(diǎn)位置和極性。當(dāng)經(jīng)采樣的波前從為發(fā)散的變化到為會聚的時，注意從圖22中的原始位置到圖23中的對立位置的編號的數(shù)據(jù)點(diǎn)的交換。本公開的一個實施例是使用校準(zhǔn)(內(nèi)部或外部)來確定數(shù)據(jù)點(diǎn)矢量相對于Xtr或Ytr軸的初始偏移角。本公開的另一實施例是將笛卡爾坐標(biāo)(Xtr，Ytr)向另一笛卡爾坐標(biāo)(U，V)旋轉(zhuǎn)偏移角以使得至少一個校準(zhǔn)質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)(例如，i＝0數(shù)據(jù)點(diǎn)(U(0)，V(0)))被對準(zhǔn)在新的笛卡爾坐標(biāo)U-V的U或V軸上。以此方式，現(xiàn)在被表達(dá)為數(shù)據(jù)點(diǎn)(U(i)，V(i))，其中i＝0、1、2、...、7，其中數(shù)據(jù)點(diǎn)中的至少一個在U或V軸上對準(zhǔn)的所測得的子波前傾斜可容易地與橢圓相互關(guān)聯(lián)和/或被平均，好像它們是在關(guān)聯(lián)的橢圓上，其中橢圓參數(shù)與經(jīng)采樣的波前的球面和柱面屈光度值相互關(guān)聯(lián)并且其中長軸和/或短軸方向與經(jīng)采樣的波前的柱面軸相互關(guān)聯(lián)。圖24示出了從原始X-Y坐標(biāo)到經(jīng)平移的Xtr-Ytr坐標(biāo)并且進(jìn)一步被旋轉(zhuǎn)至被擬合至順序橢圓的8個順序采樣的質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)的U-V坐標(biāo)的笛卡爾坐標(biāo)平移和旋轉(zhuǎn)。注意對于整體發(fā)散的波前以及所示的坐標(biāo)軸選擇，順序旋轉(zhuǎn)方向是順時針的。在此示例中，首先確定8個順序獲得的數(shù)據(jù)點(diǎn)的中心并且X-Y坐標(biāo)被平移至Xtr-Ytr坐標(biāo)，其中Xtr-Ytr坐標(biāo)的原點(diǎn)是8個順序獲得的數(shù)據(jù)點(diǎn)的中心。接著通過數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理來獲得擬合的橢圓(具有如前所討論的其相應(yīng)的軸極性)的長軸和短軸并且通過將擬合的橢圓的長軸或短軸與U-V坐標(biāo)的U或V軸對準(zhǔn)來執(zhí)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，該U-V坐標(biāo)具有與Xtr-Ytr坐標(biāo)相同的原點(diǎn)。注意在此示例中，第一數(shù)據(jù)點(diǎn)(點(diǎn)0)已經(jīng)與U軸對準(zhǔn)或者位于U軸上。在更一般的情況中，這可能并非如此。然而，如果將第一數(shù)據(jù)點(diǎn)(點(diǎn)0)與U軸對準(zhǔn)有助數(shù)據(jù)處理，則可調(diào)節(jié)SLD相對于MEMS掃描儀的驅(qū)動信號的發(fā)射時間以使得該對準(zhǔn)成為可能并且兩個信號之間的相位延遲可被用于數(shù)據(jù)處理的簡化。圍繞圓環(huán)的目前公開的波前采樣示例、坐標(biāo)變換以及相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)處理具有可簡單地將球-柱面(sphero-cylinder)屈光度值解析地表達(dá)為(U(i),V(i))數(shù)據(jù)點(diǎn)值的函數(shù)并且由此可大幅度簡化并且極快速地執(zhí)行數(shù)據(jù)處理的益處。換言之，現(xiàn)在可容易地將數(shù)據(jù)點(diǎn)(U(i)，V(i))擬合至具有表達(dá)式U(t)＝a·cos(t)和V(t)＝b·sin(t)的在規(guī)范的位置(以原點(diǎn)為中心，長軸沿著U軸)中的橢圓，其中a和b分別是長軸和短軸并且可具有正值或負(fù)值。此算法啟用在大動態(tài)范圍上的眼睛波前的實時高精度測量。當(dāng)旋轉(zhuǎn)U、V軸以將橢圓擬合至規(guī)范的位置時，橢圓的取向指示散光的軸。進(jìn)一步，a和b的大小指示發(fā)散和會聚散光分量的相對大小并且旋轉(zhuǎn)的方向幫助標(biāo)識哪個分量是發(fā)散的以及哪個分量是會聚的。作為結(jié)果，可執(zhí)行手術(shù)視力矯正過程的實時滴定。尤其，實時波前測量結(jié)果可被用于指導(dǎo)，和/或?qū)?zhǔn)，和/或引導(dǎo)角膜緣松解切開術(shù)(LRI)和/或散光性角膜切開術(shù)(AK)以及復(fù)曲面IOL(人工晶狀體)旋轉(zhuǎn)滴定。圖25示出了圖24的特例，坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換的結(jié)果以及U-V坐標(biāo)上的8個質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)，其中左側(cè)對應(yīng)于具有相等的正的長軸和短軸的發(fā)散的球面波前并且其中右側(cè)對應(yīng)于具有相等的負(fù)的長軸和短軸的會聚的球面波前。當(dāng)經(jīng)采樣的波前從為發(fā)散的變化到為會聚的時，再次注意從原始位置到對立位置的編號的數(shù)據(jù)點(diǎn)的交換。當(dāng)存在散光分量疊加到球面分量上時，如已在共同轉(zhuǎn)讓的US7445335和共同轉(zhuǎn)讓的US8100530中所討論的，取決于散光波前傾斜的程度相比于球面波前傾斜的程度，許多質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)軌跡場景出現(xiàn)。利用以上提到的笛卡爾坐標(biāo)變換，質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)可描繪出其中這些數(shù)據(jù)點(diǎn)中的至少一個與U或V軸對準(zhǔn)的以U-V坐標(biāo)的原點(diǎn)為中心但具有不同的橢圓形狀和取向的圖案。圖案的形狀包括具有正長軸和正短軸兩者的正常旋轉(zhuǎn)橢圓、具有正或負(fù)長軸或者具有正或負(fù)短軸的直線、具有負(fù)長軸和正短軸或者具有正長軸和負(fù)短軸的反常或反向旋轉(zhuǎn)橢圓以及具有正長軸和負(fù)短軸或者具有負(fù)長軸和正短軸的反?；蚍聪蛐D(zhuǎn)圓。由于我們正測量順序波前，因而在圓形軌跡情況中，我們可在三個不同的圓形軌跡圖案(發(fā)散球面圓、會聚球面圓以及散光反向旋轉(zhuǎn)圓)中進(jìn)行區(qū)分，因為軸極性由收集波前樣本的順序所確定。事實上，散光反向旋轉(zhuǎn)圓有效地與一橢圓相關(guān)聯(lián)，因為一個軸(長或短)具有與另一軸(短或長)不同的符號或極性。橢圓或直線或反向旋轉(zhuǎn)圓的取向可從長或短軸方向中進(jìn)行確定并且可處于0和180度之間的任何角，這也是被驗光師和眼科醫(yī)師普遍接受的實踐。應(yīng)當(dāng)注意，長軸和/或短軸的分配是任意的，因此不需要長軸的絕對長度要長于短軸的絕對長度。該分配僅旨在便于與來自眼睛的波前相關(guān)聯(lián)的屈光誤差的計算。還應(yīng)當(dāng)注意，除了圍繞一個圓環(huán)采樣波前之外，可采樣波前的具有不同直徑的多個圓環(huán)或者多個同心圓環(huán)。這樣做時，可獲得2D波前圖并將該地圖呈現(xiàn)給終端用戶。通過動態(tài)地改變波前傳感器的圓環(huán)采樣尺寸，還可貫穿整個角膜視場，確認(rèn)被測者的無晶狀體情況。在又一實施例中，可操作MEMS掃描鏡以按螺旋圖案或變化的半徑的同心環(huán)來采樣子波前，這允許高階像差的檢測?？蓤?zhí)行Zernike分解以提取所有波前像差系數(shù)，包括高階像差，諸如三葉差、慧差和球面像差。例如，可在增加或減少掃描半徑時通過檢測波前的橫向移動來確定慧差。如果每圓環(huán)樣本的數(shù)量能被3整除，則可當(dāng)增加或減少掃描半徑時在點(diǎn)形成反轉(zhuǎn)的三角圖案時檢測三葉差?？赏ㄟ^控制SLD發(fā)射時間和MEMS掃描鏡的驅(qū)動信號振幅來控制任意兩個波前采樣點(diǎn)之間的有效間距。除了可由前端處理系統(tǒng)實現(xiàn)(如果孔徑是以電子方式可變的)的減少子波前采樣孔徑的尺寸之外，還可通過精確地控制SLD發(fā)射時間并且還減少SLD脈沖寬度以及增加在MEMS掃描鏡振幅或位置的控制方面的精度來實現(xiàn)波前的較高的空間精度/分辨率采樣。在這方面，可以閉環(huán)伺服模式操作MEMS掃描鏡，其中MEMS鏡掃描角監(jiān)視器信號被反饋至微處理器和/或電子器件控制系統(tǒng)以控制掃描角驅(qū)動信號以實現(xiàn)更好的掃描角控制精度。另一方面，可通過增加子波前采樣孔徑的尺寸或者甚至增加SLD的脈沖寬度來實現(xiàn)更加平均化。因此，本公開的另一實施例是使用電子器件來控制SLD和波前移位器/掃描儀以實現(xiàn)空間波前采樣的較高精度/分辨率或者空間波前采樣的更加平均化。較高精度/分辨率空間波前采樣對于高階像差測量是期望的并且更平均的空間波前采樣對于測量在球面和柱面屈光值以及柱面或散光的軸方面的波前的屈光誤差是期望的。應(yīng)當(dāng)注意，以上所提到的笛卡爾坐標(biāo)平移和旋轉(zhuǎn)僅僅是可被用于便于屈光誤差和波前像差的計算的很多可能的坐標(biāo)系統(tǒng)變換中的一個。例如，可使用諸如極坐標(biāo)之類的非笛卡爾坐標(biāo)或者基于非垂直軸的坐標(biāo)變換。因此，使用坐標(biāo)變換來便于波前像差和屈光誤差的計算的概念的范圍不應(yīng)被限于笛卡爾坐標(biāo)。該變換可甚至在笛卡爾坐標(biāo)和極坐標(biāo)之間。在實踐中，來自患者眼睛的波前可包含除了球面和柱面屈光誤差之外的較高階像差。然而，對于諸如白內(nèi)障屈光手術(shù)之類的大多數(shù)視力矯正過程，通常僅矯正球面和柱面屈光誤差。因此，期望對平均化的需求以使得可發(fā)現(xiàn)并規(guī)定最佳球面和柱面矯正屈光值和柱面軸角。本公開極其適用于如通過對質(zhì)心軌跡求平均并使質(zhì)心軌跡與一個或多個圓環(huán)上的一個或多個橢圓相關(guān)聯(lián)，連同在使質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)與橢圓相關(guān)聯(lián)時將長軸和短軸的極性考慮在內(nèi)，以球面和柱面屈光值以及柱面軸為形式給出的所得處方已經(jīng)包括對較高階像差的影響求平均這種應(yīng)用。另一方面，算法和數(shù)據(jù)處理還可通過計算質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)與橢圓的關(guān)聯(lián)是如何緊密來告訴終端用戶在波前中存在多少較高階像差。圖26示出了在解碼球面和柱面屈光值以及柱面軸角方面的一個示例實施例的處理流程圖。如前所討論的，包括將內(nèi)部校準(zhǔn)目標(biāo)移動到波前中繼路徑中以校準(zhǔn)系統(tǒng)以及獲得偏移角的步驟2605、獲得SLD脈沖延遲和偏移角值之間的關(guān)系的步驟2610以及將內(nèi)部校準(zhǔn)目標(biāo)從波前中繼光束路徑中移出的步驟2615的校準(zhǔn)步驟可針對很多真實眼睛測量被執(zhí)行一次(諸如在任何測量之前每天一次)或者可被執(zhí)行多次，諸如在每次眼睛測量之前一次。一旦獲得偏移角信息，就存在可選步驟2620以改變或調(diào)節(jié)偏移角，其可通過改變SLD脈沖延遲或者被發(fā)送至MEMS掃描鏡的正弦和余弦驅(qū)動信號的初始相位來實現(xiàn)。例如，在球面參考波前的情況下，可調(diào)節(jié)偏移角以使得質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)中的一個與X或Y軸對準(zhǔn)并且在此情況中，不需要進(jìn)一步進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換。這可減輕數(shù)據(jù)處理上的負(fù)擔(dān)。在下一步驟2625中，可如前所討論地從A、B、C、D值到比率計(X，Y)到經(jīng)修改的質(zhì)心位置值(X’，Y’)以及到經(jīng)平移的質(zhì)心位置值(Xtr，Ytr)地計算質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)位置。如果可控制相對于MEMS鏡掃描的SLD脈沖延遲以使得質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)中的一個已經(jīng)在Xtr或Ytr軸上，則涉及從(Xtr，Ytr)到(U，V)的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換的下面步驟2630可以是可選的。在確定波前是否是球面的下一步驟2635中，我們可以不同方式比較一些(諸如垂直對)或所有的質(zhì)心數(shù)據(jù)點(diǎn)矢量相對于(Xtr＝0，Ytr＝0)或(U＝0，V＝0)原點(diǎn)的大小或長度。例如，如果所有矢量大小或長度的標(biāo)準(zhǔn)差在預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)值(例如，對應(yīng)于小于0.25D柱面的值)之下，則可將該波前看作球面的。替代地，可比較一些或所有數(shù)據(jù)點(diǎn)矢量的矢量大小并且如果它們的大小基本上相等并且它們的差在預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)值之下，則該波前可被視為球面的。在這種球面波前情況中，如圖26中所示的下面步驟2640，我們?nèi)钥蓪⑦@些數(shù)據(jù)點(diǎn)與橢圓相關(guān)聯(lián)，但除了計算將基本上相等的長或短軸長度之外，我們可對長和短軸長度求平均，并且取決于可以為正或負(fù)的長和短軸的符號或極性，輸出平均的正或負(fù)的球面屈光度值。注意，如之前已經(jīng)討論的，可以并且應(yīng)當(dāng)已經(jīng)在綜合校準(zhǔn)階段期間獲得屈光值和長或短軸長度之間的關(guān)系。可選的后續(xù)步驟2645是將經(jīng)計算的球面屈光值定量地表示為一數(shù)和/或定性地表示為一圓，其中圓直徑或半徑表示絕對球面屈光值并且使用例如與圓不同的顏色或線圖案來顯示球面的符號。另一方面，如果發(fā)現(xiàn)波前不是球面的，則可假設(shè)存在散光分量。如后續(xù)步驟2650，可將這些數(shù)據(jù)點(diǎn)與橢圓相關(guān)聯(lián)并且計算具有極性的長和短軸長度(因為該值可以為正或負(fù))以及可以是長或短軸角的橢圓角。已經(jīng)計算出橢圓角、長和短軸長度的情況下，可使用實驗上獲得的校準(zhǔn)關(guān)系或查找表來計算球面和柱面屈光值。優(yōu)選屈光度值與長和短軸長度(其中包括極性或符號信息)單調(diào)地有關(guān)以使得對于特定橢圓僅存在唯一的解。如在球面波前的情況中，可選的后續(xù)步驟2655是將計算出的球面和柱面屈光值和柱面軸定量地顯示為一組數(shù)和/或定性地顯示為一圓加上一直線，其中圓直徑表示球面屈光值、直線長度表示柱面屈光值并且可由長細(xì)或虛線或箭頭所指示的直線取向角表示柱面軸角。替代地，定性的顯示還可以是以一橢圓為形式，其中長或短軸長度表示球面屈光值、長和短軸長度之差(考慮了極性)表示柱面屈光值，并且橢圓取向角表示柱面軸角。再次，可使用例如與圓加上直線表示或者與橢圓表示不同的顏色或者不同的線圖案來顯示球面和柱面屈光值的符號。本公開的一個實施例是允許用戶選擇橢圓或圓加上直線來表示患者眼睛的屈光誤差。應(yīng)當(dāng)注意可存在很多其它方法來定性地顯示屈光誤差。以上所提到的定性表示僅僅是說明性的而不是詳盡性的。例如，該表示還可以是其中其長軸與一個獨(dú)立的柱面屈光度值成比例并且其短軸與另一獨(dú)立的且垂直的柱面屈光度值成比例的橢圓。另外，表示一個柱面或另一個柱面角度的軸角可以是原始角度或者被移動90°，因為取決于終端用戶偏好正的還是負(fù)的柱面處方，柱面軸角可以是長軸角度或者短軸角度。替代地，該表示還可以是兩條正交的直線，其中一條直線長度與一個獨(dú)立的柱面屈光值成比例并且另一條正交的直線長度長度與另一個獨(dú)立的且垂直的柱面屈光值成比例。如之前所提到的，本公開的一個實施例是以定性和/或定量的方式在患者的眼睛的實況視頻圖像上疊加波前測量結(jié)果。所顯示的橢圓或直線角度還可取決于于外科醫(yī)生/臨床醫(yī)生相對于患者的眼睛的取向(優(yōu)先級的或暫時的)，并且如果暫時的，則對患者的眼睛的取向進(jìn)行成像(右邊或左邊)。對于白內(nèi)障手術(shù)，優(yōu)選被呈現(xiàn)給白內(nèi)障外科醫(yī)生的柱面軸與角膜的較陡峭的軸對準(zhǔn)以使得外科醫(yī)生可基于所呈現(xiàn)的軸方向進(jìn)行LRI(角膜緣松解切開術(shù))?？衫脠D案識別算法來處理實況眼睛圖像以針對仰臥的或直立的患者位置實現(xiàn)眼睛對齊和/或確定以虹膜界標(biāo)(諸如隱窩)為基準(zhǔn)的植入的復(fù)曲面IOL的軸。另外，實況圖像還可被用于標(biāo)識特定晶狀體(自然的或人工的)對齊以用于光學(xué)信號(來自例如波前和/或OLCI/OCT測量)與眼晶狀體或虹膜的物理特征的對準(zhǔn)和/或比較。還注意，可以不同的方式完成從關(guān)聯(lián)的橢圓長和短軸長度到屈光度值的轉(zhuǎn)換，這取決于終端用戶的偏好。如對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言眾所周知的，存在三種方式來表示同一屈光誤差處方。第一種是將其表示為兩個獨(dú)立的垂直的柱面，第二種是將其表示為球面和正柱面并且第三種是將其表示為球面和負(fù)柱面。另外，該表示可以是相對于處方或?qū)嶋H波前。我們的關(guān)聯(lián)的橢圓實際上直接提供兩個獨(dú)立的垂直的柱面的屈光值。至于從一種表示方式到另一種表示方式的轉(zhuǎn)換，其對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是眾所周知的。需要強(qiáng)調(diào)的是本公開的一個實施例是使用正值和負(fù)值兩者來表示關(guān)聯(lián)的橢圓的長軸和短軸并且使用校準(zhǔn)方法來將可以為正或負(fù)的長和短軸長度與也可以為正或負(fù)的兩個獨(dú)立的垂直的柱面屈光值相互關(guān)聯(lián)。注意，驗光師、眼科醫(yī)師和光學(xué)工程師可能使用不同的方式來表示在患者眼睛的角膜或瞳孔平面處的相同的波前。例如，驗光師通常喜歡為要被用于抵消波前彎曲以使得其為平面的或平坦的透鏡的處方表示；眼科醫(yī)師傾向于喜歡在球面和柱面屈光值和柱面軸方面的眼睛角膜平面處的波前是什么的直接表示；而光學(xué)工程師一般不會使用屈光值而使用示出了真實波前與完美平面或平坦波前的2D偏差的波前圖或者使用Zernike多項式系數(shù)的表示。本公開的一個實施例是在這些不同的表示之間的互相轉(zhuǎn)換，該互相轉(zhuǎn)換可由終端用戶來執(zhí)行，因為算法已經(jīng)被構(gòu)建在設(shè)備中以做這種轉(zhuǎn)換，因此選擇表示的格式取決于終端用戶。在進(jìn)一步提高信噪比并因此測量準(zhǔn)確度和/或精度方面，可針對一幀(或組)數(shù)據(jù)點(diǎn)或者多幀(或組)數(shù)據(jù)點(diǎn)做橢圓或圓加上直線關(guān)聯(lián)。替代地，可在多個捕捉上對所獲得球面或柱面屈光值以及柱面軸角求平均。例如，求平均可簡單地通過分別相加給定數(shù)量的多個測量的球面和柱面屈光值并除以該給定的數(shù)量來完成。類似地，還可對柱面角求平均，盡管由于在0°附近的環(huán)繞問題其可以是更加復(fù)雜的，因為我們從0°到180°報告角度。作為一種方法，使用三角函數(shù)來解決此環(huán)繞問題。應(yīng)當(dāng)注意，如圖7中所指示的前端處理系統(tǒng)除了其它LED之外還控制國際固定目標(biāo)。然而，內(nèi)部固定不需要被限于單個LED或單幅圖像，諸如從背面照明的熱氣球。相反，內(nèi)部固定目標(biāo)可以是與啟用光學(xué)元件(諸如變焦透鏡)的眼睛調(diào)節(jié)結(jié)合的微顯示器。通過照亮微顯示器的不同像素可使得患者眼睛固定在不同的方向處以使得可獲得諸如2D陣列的波前圖之類的周邊視覺波前信息。另外，可使患者眼睛固定在不同距離處以啟用對調(diào)節(jié)范圍或幅度的測量。此外，固定微顯示器目標(biāo)可被控制成以各種速率或占空比閃光或閃爍，并且微顯示器可以是有色的微顯示器以使得固定目標(biāo)能夠改變顏色并且能夠照亮圖案或斑點(diǎn)。如前所提到的，本公開的一個實施例是在跟蹤眼睛方面。圖27示出了眼睛跟蹤算法的示例處理流程圖。所涉及的步驟包括使用來自實況眼睛瞳孔或虹膜圖像的眼睛瞳孔位置信息或者諸如通過在兩個維度中掃描SLD光束來檢測來自角膜頂點(diǎn)的鏡面反射之類的其它手段來估算眼睛瞳孔的位置的步驟2705；調(diào)節(jié)SLD光束掃描儀以跟蹤眼睛運(yùn)動的步驟2710；與SLD光束調(diào)節(jié)成比例地偏移波前掃描儀/移位器的DC驅(qū)動分量以補(bǔ)償眼睛瞳孔運(yùn)動以使得總是采樣來自眼睛的相同的波前意向部分而不管眼睛運(yùn)動；以及作為選項，糾正波前像差的測量的步驟2720。實況圖像相機(jī)提供(a)虹膜的中心或(b)角膜緣的中心的視覺估計。通過將SLD光束(X，Y)位置與視覺視場相關(guān)聯(lián)，可將SLD引導(dǎo)至角膜上的相同位置。典型地對于波前感測，該位置稍微偏離角膜的軸或頂點(diǎn)，因為以此方式，SLD光束的鏡面反射通常不會被直接返回至波前傳感器的位置感測檢測器/設(shè)備。虹膜的中心或者角膜緣的中心可被用作參考點(diǎn)以引導(dǎo)SLD光束。注意，目前所公開的算法的獨(dú)特特征是與SLD光束調(diào)節(jié)成比例地偏移波前傳感器/移位器的DC驅(qū)動分量的步驟。這是關(guān)鍵的步驟，因為其可確保采樣來自眼睛的波前的相同部分(諸如波前的相同的圓環(huán))。在沒有此步驟的情況下，當(dāng)眼睛橫向移動時，將采樣來自眼睛的波前的不同部分并且這可引起顯著的波前測量誤差。糾正波前像差的測量的最后步驟為什么為可選的原因是在具有可由與SLD光束調(diào)節(jié)成比例的波前掃描儀/移位器所提供的補(bǔ)償?shù)那闆r下，對波前測量的結(jié)果是將存在可預(yù)先確定并考慮在內(nèi)的到波前的所有經(jīng)采樣的部分的添加的散光和/或棱鏡傾斜和/或其它已知像差分量。我們已經(jīng)示出我們的屈光誤差解碼算法可自動地對像差求平均以計算出折衷的球面和柱面并且通過坐標(biāo)平移過濾掉棱鏡傾斜，因此對于屈光誤差測量，沒有額外需要棱鏡傾斜糾正。盡管坐標(biāo)平移的量已經(jīng)是來自眼睛的波前的棱鏡傾斜的指示，然而對于應(yīng)當(dāng)包括棱鏡傾斜的完整的波前測量，應(yīng)當(dāng)減去由眼睛跟蹤所引起的此附加散光和/或棱鏡傾斜和/或其它已知像差分量，因此最后糾正步驟可能仍然是需要的。本公開的另一實施例是適應(yīng)性地選擇波前采樣圓環(huán)的直徑以使得當(dāng)僅在眼睛瞳孔區(qū)域內(nèi)執(zhí)行波前采樣時，還可利用與圓環(huán)直徑有關(guān)的響應(yīng)曲線的斜率靈敏度以提供較高的測量靈敏度和/或分辨率。通常，在諸如球面、柱面和三葉差之類的不同波前像差的所有屈光值之中，球面屈光值通常需要最大的覆蓋范圍，因為其可在不同的眼睛之中以及在當(dāng)自然的眼晶狀體被移除(即，眼睛是無晶狀體的)時的白內(nèi)障手術(shù)期間變化很多。另一方面，當(dāng)完成白內(nèi)障手術(shù)或者接近完成IOL(人工晶狀體)植入在眼睛中時，來自眼睛的波前應(yīng)當(dāng)接近于平面的，因為偽晶狀體眼睛通常應(yīng)當(dāng)接近于正視眼。對于典型的自動屈光測量，通常采樣來自眼睛瞳孔的僅3mm直徑中心區(qū)域的波前。因此可將波前傳感器設(shè)計成在覆蓋例如從1mm到3mm的直徑范圍的有效的波前采樣圓環(huán)區(qū)域上提供足夠的屈光度測量分辨率(例如，0.1D)以及足夠的屈光度覆蓋范圍(例如，-30D到+30D)。同時，為了以較高的靈敏度和/或波前測量分辨率確認(rèn)正視眼，只要瞳孔尺寸足夠大，可在臨近白內(nèi)障屈光手術(shù)結(jié)束時將波前采樣圓環(huán)擴(kuò)展到例如5mm的直徑以更加準(zhǔn)確地測量偽晶狀體眼睛的波前或屈光誤差。圖28示出了可實現(xiàn)此概念的算法的實施例流程圖。所涉及的步驟包括使用從實況眼睛圖像獲得的眼睛瞳孔信息來估算眼睛瞳孔尺寸的步驟2805、使用該眼睛瞳孔尺寸信息來確定波前采樣圓環(huán)的最大直徑的步驟2810以及針對偽晶狀體測量將圓環(huán)直徑增加直到如由步驟2810所確定的最大直徑以實現(xiàn)更好的屈光度分辨率。此“放大”特征可以是用戶可選擇的或者自動的。另外，我們還可使用PSD比率計輸出來適應(yīng)性地調(diào)節(jié)圓環(huán)直徑以用于最佳的屈光分辨率和動態(tài)范圍覆蓋。本公開的一個特征是將實況眼睛圖像與或不與圖案識別算法結(jié)合、與波前測量數(shù)據(jù)結(jié)合以檢測眼臉/睫毛、虹膜、面部皮膚、手術(shù)工具、外科醫(yī)生的手、沖洗水的存在或者眼睛從所設(shè)計的范圍離開。這樣做時，可排除“暗”或“亮”數(shù)據(jù)并且可巧妙地打開和關(guān)閉SLD以節(jié)約曝光時間，這可使得較高的SLD功率能夠被遞送至眼睛以增加光學(xué)或光子信噪比。圖29示出了說明這種概念的示例處理流程圖。所涉及的步驟包括使用實況眼睛圖像和/或波前傳感器信號來檢測在波前中繼光束路徑中的非預(yù)期的物體的存在或眼睛從期望的位置和/或范圍的離開的步驟2905、丟棄錯誤的“亮”或“暗”波前數(shù)據(jù)的步驟2910、當(dāng)波前數(shù)據(jù)是錯誤的時關(guān)閉SLD的步驟2915以及通知終端用戶該波前數(shù)據(jù)是錯誤的或無效的可選步驟2920。本公開的另一實施例是在視網(wǎng)膜上的小區(qū)域上掃描和/或控制入射的SLD光束以移動斑點(diǎn)、做平均以及潛在地允許可被遞送到眼睛中的在安全限制內(nèi)的光功率的增加，這可增加光學(xué)信噪比。另外，還可使用例如可軸向移動透鏡或變焦透鏡或變形鏡來動態(tài)地調(diào)節(jié)SLD光束發(fā)散/會聚并因此在視網(wǎng)膜上的SLD束斑尺寸的大小以使得可控制視網(wǎng)膜上的SLD斑點(diǎn)尺寸以啟用對來自眼睛的波前的更一致的和/或良好校準(zhǔn)的測量。同時，還可使用例如通過調(diào)節(jié)其焦點(diǎn)的相同的實況眼睛圖像傳感器或者單獨(dú)地專用于監(jiān)視在眼睛的視網(wǎng)膜上的SLD束斑來監(jiān)視視網(wǎng)膜上的SLD束斑尺寸和/或形狀。利用這種反饋和閉環(huán)伺服電子器件系統(tǒng)的結(jié)合，可控制視網(wǎng)膜上的SLD斑點(diǎn)的靜態(tài)或掃描圖案。本公開的又一實施例是包括激光作為手術(shù)光源，該激光可與SLD光束結(jié)合以通過相同的光纖或另一自由空間光束組合器進(jìn)行發(fā)射，該自由空間光束組合器可使用相同的SLD光束掃描儀或不同的掃描儀以掃描手術(shù)激光束以用于執(zhí)行眼睛的屈光矯正，諸如LRI(角膜緣松解切開術(shù))。相同的激光或不同的激光還可被用于“標(biāo)記”眼睛或“引導(dǎo)”外科醫(yī)生(即，“疊加”在眼睛上)以使得外科醫(yī)生可通過手術(shù)顯微鏡看到激光標(biāo)記。本公開的另一實施例是當(dāng)正測量眼睛波前時測量眼睛距離以及當(dāng)眼睛距離改變時糾正來自眼睛的波前的測量。關(guān)于到波前傳感器模塊的眼睛距離的信息對于白內(nèi)障屈光手術(shù)是尤其重要的，因為當(dāng)眼睛的自然晶狀體被移除，即眼睛是無晶狀體時，來自眼睛的波前是高度發(fā)散的，并且作為結(jié)果，眼睛相對于波前傳感器模塊的小的軸向運(yùn)動可引起屈光誤差或波前像差測量中的相對大的變化。我們已經(jīng)討論了在眼睛遠(yuǎn)離所設(shè)計的位置橫向地運(yùn)動的情況下可如何進(jìn)行對波前的糾正。當(dāng)眼睛遠(yuǎn)離其設(shè)計的位置軸向地運(yùn)動時也應(yīng)當(dāng)做類似的糾正。在進(jìn)行軸向糾正中，低光學(xué)相干干涉儀(LOCI)或光學(xué)相干斷層掃描儀(OCT)可被包括在波前傳感器模塊中并且被用于測量眼睛軸向距離。替代地，還可采用使用光學(xué)三角測量的更簡單技術(shù)來測量眼睛距離。LOCI和OCT是優(yōu)選的，因為除了眼睛距離之外，它們還可進(jìn)行眼睛生物計量/解剖測量。這些測量對于眼睛屈光手術(shù)是尤其有價值的，因為它們還可揭示有效的晶狀體(自然的或人工的)位置(如果在晶狀體中存在傾斜)、前房深度、角膜的厚度以及晶狀體和眼睛長度。利用如可由OCT系統(tǒng)所實現(xiàn)的橫向掃描，可協(xié)力地或獨(dú)立地導(dǎo)出甚至角膜和/或眼晶狀體(自然的或人工的)屈光力，尤其是對于無晶狀體眼的情況。又一實施例是結(jié)合由波前傳感器、眼睛成像相機(jī)和LOCI/OCT所獲得的測量結(jié)果中的兩個或多個以用于其它目的。在一個實施例中，所結(jié)合的信息可被用于檢測在眼系統(tǒng)的介質(zhì)內(nèi)的光學(xué)散射和/或不透明，諸如白內(nèi)障不透明和眼睛中的光學(xué)氣泡的存在，尤其是在自然的眼晶狀體已經(jīng)被飛秒激光挫傷(fracture)之后。所結(jié)合的信息還可被用于檢測眼睛的無晶狀體狀態(tài)和按需或就在IOL被植入之前在手術(shù)室(OR)中實時地計算對于目標(biāo)屈光所需的IOL處方，和/或確認(rèn)屈光，和/或就在IOL被植入之后找出有效的晶狀體位置。此外，所結(jié)合的信息還可被用于確定患者頭部的對準(zhǔn)，即，確定患者的眼睛是否垂直于波前傳感器模塊的光軸。另外，所結(jié)合的信息還可被用于執(zhí)行干眼檢測并且通知外科醫(yī)生何時沖洗眼睛。而且，所結(jié)合的信息還可按照由臨床醫(yī)生/外科醫(yī)生的定制進(jìn)行顯示以向他/她呈現(xiàn)僅偏好信息，諸如在手術(shù)之前的眼睛屈光誤差、在無晶狀體狀態(tài)下的IOL處方以及用于指示例如在手術(shù)結(jié)束時是否達(dá)到目標(biāo)的眼睛屈光或者多焦IOL是否適當(dāng)?shù)鼐又卸鴽]有顯著的傾斜或者當(dāng)植入復(fù)曲面IOL時，其是否居中并被旋轉(zhuǎn)至正確的軸角的終點(diǎn)指示符。顯示器還可示出數(shù)據(jù)完整性指示符或信心指示符。所結(jié)合的信息可進(jìn)一步被用于確定眼睛是否被很好對準(zhǔn)，并且如果沒有，則在顯示器中包括方向性引導(dǎo)以告訴外科醫(yī)生/臨床醫(yī)生哪種方式移動患者眼睛或顯微鏡以用于更好的對準(zhǔn)。該信息還可被用于指示眼臉是否關(guān)閉或者在眼袋里面是否存在可影響波前測量結(jié)果的光學(xué)氣泡或斷裂的/破裂的眼晶狀體材料的殘余，以及在顯示器中包括信息指示符以指示波前測量是否是合格的?；仡^參照圖2，可注意到子波前聚焦透鏡220同樣可受電子器件系統(tǒng)的控制。此透鏡可以是變焦透鏡或可軸向移動透鏡或甚至變形鏡。使此透鏡主動的目的是以開環(huán)或閉控制環(huán)方式來調(diào)節(jié)其焦距以使得可基于順序采樣的子波前的局部發(fā)散或會聚來控制由子波前聚焦透鏡所形成的圖像/光斑點(diǎn)尺寸。這在圍繞圓環(huán)執(zhí)行波前采樣時尤其如此。例如，為了實現(xiàn)更好的響應(yīng)斜率靈敏度以用于在精度和/或準(zhǔn)確度方面的更好的波前傾斜測量，可將圖像斑點(diǎn)更好地聚焦在被用于確定圖像斑點(diǎn)的橫向運(yùn)動的PSD(象限檢測器或橫向效應(yīng)位置感測檢測器)上。替代地，還可將落在PSD(象限檢測器或橫向效應(yīng)位置感測檢測器)上的經(jīng)采樣的子波前的圖像斑點(diǎn)控制到特定期望的尺寸。例如，對于斑點(diǎn)尺寸的一個選擇是如對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言眾所周知的象限檢測器的單個象限的尺寸。另一個可能的選擇是產(chǎn)生折衷的高靈敏度和大的動態(tài)響應(yīng)范圍的尺寸。又一選擇是約兩倍的象限檢測器的間隙尺寸的圖像斑點(diǎn)尺寸?？扇Q于順序采樣的子波前的平均的局部發(fā)散或會聚來動態(tài)地改變這些不同的圖像斑點(diǎn)尺寸。通過動態(tài)地補(bǔ)償波前或DC偏移波前的散焦，還可使圖像斑點(diǎn)總是落在象限檢測器的中心處或附近。利用此方式，應(yīng)當(dāng)能夠在尺寸和位置方面鎖定和清空每一個經(jīng)采樣的子波前的圖像斑點(diǎn)以使得可實現(xiàn)最高的靈敏度。用于波前補(bǔ)償或散焦偏移設(shè)備、波前移位器和子波前聚焦透鏡的驅(qū)動信號可被用于精確地確定每一個經(jīng)采樣的子波前的波前傾斜。應(yīng)當(dāng)注意，取決于處理波前數(shù)據(jù)、眼睛圖像數(shù)據(jù)、眼睛距離數(shù)據(jù)、低相干干涉儀數(shù)據(jù)等的主計算機(jī)的配置，目前所公開的裝置可完成大量的附加任務(wù)。例如，主計算機(jī)可被配置成分析波前數(shù)據(jù)以獲得諸如屈光誤差之類的度量、在顯示器上定性地和/或定量地顯示度量以及允許外科醫(yī)生/臨床醫(yī)生選擇要顯示定性的和/或定量的度量的方式。在應(yīng)當(dāng)如何顯示波前測量方面，終端用戶可選擇波前像差對屈光對處方、和/或正柱面對負(fù)柱面、和/或諸如正視眼之類的終點(diǎn)指示符的顯示。主計算機(jī)還可被配置成允許外科醫(yī)生/臨床醫(yī)生將實況患者眼睛圖像/影片翻轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)至優(yōu)選取向。另外，外科醫(yī)生/臨床醫(yī)生還可在手術(shù)期間或之后按需倒回和重放可包括眼睛圖像、波前測量結(jié)果以及甚至低相干干涉儀測量結(jié)果的復(fù)合影片的期望的記錄段。最重要地，本公開可引導(dǎo)外科醫(yī)生實時地滴定視力矯正過程以優(yōu)化視力矯正過程結(jié)果。例如，其可引導(dǎo)外科醫(yī)生根據(jù)對中、傾斜和外周角度取向定位調(diào)節(jié)眼睛中的IOL位置直到測量確認(rèn)IOL的最佳布局。而且，其可引導(dǎo)外科醫(yī)生旋轉(zhuǎn)植入的復(fù)曲面人工晶狀體(IOL)以矯正/抵消散光。其還可引導(dǎo)外科醫(yī)生進(jìn)行角膜緣/角膜松解切開術(shù)或基質(zhì)內(nèi)微透鏡層激光(Flexi)以滴定并因此抵消散光。除了優(yōu)化所植入的多焦IOL的定位之外，目前所公開的裝置還可被用于指示所植入的多焦IOL是否具有期望的聚焦范圍。其還可被用于測量植入的AIOL(適應(yīng)的或適應(yīng)性的IOL)是否可提供期望的適應(yīng)范圍。在顯示器上，可提供關(guān)于應(yīng)當(dāng)如何進(jìn)行視力矯正過程的實時引導(dǎo)以便于剩余像差的移除、確認(rèn)結(jié)果以及用文件記錄像差的值和感測。還可自動地或手動地數(shù)字“縮小”或“放大”所顯示的實時信息以警告外科醫(yī)生或視力矯正從業(yè)者矯正過程正在錯誤或正確的方向中進(jìn)行。當(dāng)已經(jīng)達(dá)到特定矯正程度時，所顯示的信息可變成依據(jù)字體大小、粗體、樣式或顏色的突出形式以在術(shù)中確認(rèn)已經(jīng)達(dá)到了患者的屈光終點(diǎn)目標(biāo)，諸如正視眼。除了視覺反饋之外，還可單獨(dú)地或與視覺反饋結(jié)合地使用音頻反饋。例如，可在有或沒有視頻/圖形信息的情況下提供音頻信息以指示哪個方向移動IOL以用于適當(dāng)?shù)膶?zhǔn)或者哪個方向旋轉(zhuǎn)復(fù)曲面晶狀體以矯正/抵消散光。而且，可生成實時音頻信號以指示屈光誤差的類型、誤差的大小和誤差的變化?？筛淖儗崟r音頻信號的音高、音調(diào)和音量以指示在視力矯正過程期間所施加的矯正的改進(jìn)或惡化。可創(chuàng)建特定音高的實時音頻信號以將誤差標(biāo)識為例如具有一音調(diào)的柱面，該音調(diào)指示柱面誤差的大小。本公開的一個非常重要的應(yīng)用是幫助白內(nèi)障外科醫(yī)生確定在患者眼睛的無晶狀體狀態(tài)下，術(shù)前選擇的IOL焦度是否正確。實時無晶狀體波前測量(優(yōu)選連同眼睛生物統(tǒng)計測量(諸如由內(nèi)置低相干干涉儀所提供的)一起)可更準(zhǔn)確地確定所需的IOL焦度并因此確認(rèn)在術(shù)前所選擇的IOL焦度是否正確，尤其是對于術(shù)前IOL選擇公式?jīng)]有傳遞一致的結(jié)果而進(jìn)行術(shù)后角膜屈光過程的患者。本公開的另一個重要的應(yīng)用是在白內(nèi)障手術(shù)的整個過程期間監(jiān)視并記錄角膜形狀和其它眼睛生物計量/解剖參數(shù)的變化同時測量來自患者眼睛的波前?？稍贠R(手術(shù)室)中在白內(nèi)障手術(shù)之前、期間和之后測量這些變化并且作為可引起來自患者眼睛的波前的變化的各種因素的結(jié)果，這些變化可位于角膜地形圖和厚度(如可利用角膜散光計和厚度測量法進(jìn)行測量)、前房深度、晶狀體位置和厚度中。這些因素包括例如，表面麻醉、眼瞼窺器、在角膜中做的切口/傷口、前房填充材料、眼內(nèi)壓、到角膜上的水/溶液沖洗、傷口愈合、甚至傷口愈合影響和由外科醫(yī)生特定白內(nèi)障手術(shù)實踐造成的外科醫(yī)生引起的波前改變影響。關(guān)于眼睛生物計量/解剖參數(shù)的變化的數(shù)據(jù)可被用于補(bǔ)償由各種因素所引起的影響。來自切口/傷口的愈合的波前結(jié)果可因此被預(yù)測并且被用于設(shè)置白內(nèi)障手術(shù)的特定期望的目標(biāo)眼睛屈光?？墒褂脙?nèi)置OCT和眼睛相機(jī)以及可被附連至手術(shù)顯微鏡或目前公開的裝置的內(nèi)置或外部的角膜地形圖儀系統(tǒng)/角膜散光計來測量就在手術(shù)前和就在手術(shù)后的角膜形狀和其它眼睛生物計量/解剖參數(shù)。可在施加表面麻醉之前和之后、在眼臉窺器致力于保持眼臉打開之前和之后，當(dāng)患者處于仰臥位置中時，在OR中進(jìn)行就在手術(shù)之前的測量?？稍诮悄ぶ凶髑锌谥?、在移除白內(nèi)障晶狀體和前房被填充有特定凝膠(OVD、黏彈性眼科植入裝置(OphthalmicViscosurgicalDevice))之后在人造的人工晶狀體被植入之前、在IOL被植入之后但在切口傷口被密封之前在OR中進(jìn)行手術(shù)期間的測量。可就在外科醫(yī)生已經(jīng)密封切口/傷口之后但在眼臉窺器被移除之前、以及在眼臉窺器被移除之后當(dāng)患者仍然處于仰臥位置中時同樣在OR中進(jìn)行就在手術(shù)之后的測量。因此關(guān)于角膜形狀和其它眼睛生物計量/解剖參數(shù)的變化所獲得的數(shù)據(jù)可與眼波前測量數(shù)據(jù)結(jié)合并且被保存在數(shù)據(jù)庫中。可在手術(shù)之后的數(shù)周或數(shù)月切口/傷口已經(jīng)完全愈合之后進(jìn)行另一輪的測量并且還可收集眼波前和角膜形狀和/或眼睛生物統(tǒng)計參數(shù)的差別或變化。因此可建立并處理標(biāo)定數(shù)據(jù)庫以計算出需要被設(shè)置以在傷口已經(jīng)完全愈合之后產(chǎn)生最終的期望的視力矯正結(jié)果的就在白內(nèi)障手術(shù)之后的目標(biāo)屈光。以此方式，包括甚至外科醫(yī)生引起的像差(諸如例如由特定個性化的角膜切口習(xí)慣造成的散光)將已被考慮在內(nèi)。目前所公開的波前傳感器可與各種其他眼科儀器結(jié)合以用于大范圍的應(yīng)用。例如，其可與飛秒激光器或準(zhǔn)分子激光器集成以用于LASIK或眼晶狀體破裂或用于“切口”上的對準(zhǔn)和/或引導(dǎo)或用于眼組織的閉環(huán)消融?？山Y(jié)合實況眼睛圖像、OLCI/OCT數(shù)據(jù)和波前數(shù)據(jù)以指示在眼睛手術(shù)操作之前、期間和之后在眼晶狀體或前房中是否存在光學(xué)氣泡。替代地，波前傳感器還可與裂隙燈生物顯微鏡集成或者被適配至裂隙燈生物顯微鏡。本發(fā)明還可與自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)集成或結(jié)合。變形鏡或基于LC(液晶)的透射波前補(bǔ)償器可被用于進(jìn)行實時波前操縱以部分地或完全地補(bǔ)償波前誤差中的一些或全部。另外，目前所公開的波前傳感器還可與任何其它類型的眼內(nèi)壓(IOP)測量裝置結(jié)合。在一個實施例中，其甚至可被直接用于通過測量與患者的心博有關(guān)的眼睛波前變化來檢測IOP。其還可被直接用于校準(zhǔn)IOP。這些實施例還可被配置成測量光學(xué)器件、眼鏡和/或玻璃、IOL和/或引導(dǎo)創(chuàng)建這些光學(xué)器件的切割/加工設(shè)備。這些實施例還可被適配成用于細(xì)胞和/或分子分析或其它計量應(yīng)用的顯微鏡。本發(fā)明還可被用于透鏡制作、眼鏡確認(rèn)、微生物學(xué)應(yīng)用等。盡管此處已經(jīng)示出并描述了結(jié)合本發(fā)明教示的各實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可易于相處仍結(jié)合了這些啟示的很多其他改變的實施例。