普瑞眼科波前像差基础知识科普课件.ppt

1、传统概念屈光不正,离焦（近视/远视）、散光 矫正：柱镜、球镜 没有仪器测量“高阶”像差，即使测出，也没办法矫正 即使不矫正高阶像差，也不影响视觉质量(10%),情况已经改变,屈光手术的开展，带来一些新的视觉问题 测量高阶像差的仪器已经出现 高阶像差已经可以矫正,波前相差的定义,光： 几何光学：line 物理光学：wave,光是一种传导中的电磁波,波前的概念,波前(wavefront)： 点光源向周围发出的电磁振动公式:,在某一瞬时t ,可在振动传播的方向上同位相的点,能形成一个平面，称波阵面（wavefront）,直译为波前。,波前的概念,在理想成像情况下,点光源经过光学系统后所成的像应是一个

2、以理想像点为中心的球面理想波面。,波前像差,波阵面是持续的等相位面，波阵面与光线的传播方向垂直。 实际的波阵面（wavefront）和理想的波阵面之间的光程差。,平行光线,成像,理想波前,变形的波前（近视）,模糊成像,平行光线,不规则波前,理想波前,C. of Austin Roorda,平行光线,不规则波前,理想波前,像差,理想波前,像差的类型,色像差：多色光(或称复色光,即由不同波长的光构成的混合光)成像时,由于介质折射率随着光的不同波长而变所引起的像差,简称色差。 单色像差：单色光成像时的像差。进一步可分为球差、慧差等。,引起像差的原因,人眼并不是一个理想的光学系统： 像差的原因： 角膜

3、和晶状体的表面不理想,其表面曲度存在局部偏差 角膜与晶状体、玻璃体不同轴 角膜和晶体的内含物不均匀,以致折射率有局部偏差,我们怎样描述一个波前?,Fritz Zernike,1953 诺贝尔物理学奖得主 荷兰物理学家 建立光学像差的数学模型,1888-1966,Zernike多项式,一组正交于单位圆上的序列函数（应用已超过60年，表示人眼像差10年） 建立数学模型以描述波前像差数据,其坐标系统表达式：,最普遍的Zernike项,2nd 球差(离焦), 柱差,3rd慧差, 三叶草差,4th球面像差,3 Dimensional View,2 Dimensional View,Zernike Mod

4、es,trefoil,coma,coma,trefoil,quadrafoil,secondary,spherical,2nd,3rd,4th,5th,secondary,quadrafoil,pentafoil,secondary,secondary,secondary,pentafoil,secondary,defocus,astigmatism,astigmatism,astigmatism,astigmatism,trefoil,trefoil,coma,coma, Conventional Refraction,Higher Order Aberrations,各个像差对成像质量的影

5、响,coma,coma,2nd,3rd,4th,5th,像差的表示方法 RMS (Root Mean Square),1) Zernike-RMS 2) WF-RMS,. 1) Zernike-RMS = 1/n * (ai)2 where ai = Zernike-coefficients,2) WF-RMS : per definition the average height of WF over full size is zero. WF-RMS: Square the WF-function. The average height of WF 2 over full size is

6、the WF-RMS.,瞳孔大小与RMS的关系,像差的表示方法点离散函数（PSF）,像差的测量,基于两种理论: 干涉理论 光路追踪理论,像差的测量,干涉理论： Twyman-Green 干涉仪：其原理是使一准直光束分离,分离的光束分别从测试表面和参考表面反射后重新汇聚。只有当两个波面完全一致时,重新汇聚的光线不会出现干涉的模糊边缘,否则,边缘干涉图形就表现为不同的波前像差图形。 由于人眼稳定性和难以重构参考表面,用干涉理论测量像差的方法在生理光学很少应用。,像差的测量,光路追踪理论： 整合进入人眼瞳孔的阵列光线斜率，重现波前像差平面，建造波前像差仪,像差的测量,Hartmann-Schack

7、, 出射型光学像差仪 客观型像差仪、将测量光路透射到眼底形成点后，由点光源反射光形成的波前，经过一系列小镜片，分析每个小镜片上的聚焦点与理想状态的偏离程度，计算出相应的波前像差。 Alcon Summit 自动角膜个性化测量仪,博士伦的Zyoptics 系统和Aescu-lap Meditec WOSCA 以及LaserSight Tsherning , 视网膜像型像差仪, 如WaveLight 和Schwind 公司的像差仪,Tracey 公司的视网膜光线追迹仪。 Scheiner-Smirnov ,入射可调式屈光计, 如Emory 视觉矫正系统、日本尼德克的OPD 扫描系统,Hartmann-Shack 像差计,入射光波,透镜系统,激光束,Hartmann-Shack 像差计,微型透镜列阵对空间的波前扭曲进行取样 (Hartmann-Shack),客观型像差仪：将测量光路透射到眼底形成点后，由点光源反射光形成的波前，经过一系列小镜片，分析每个小镜片上的聚焦