波前像差原理及应用.ppt

临床视功能评价二、波前像差仪的测量与应用 视网膜图像质量影响因素 衍射 散射 波前像差 人眼像差波前像差来源 角膜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； 角膜和晶状体以及玻璃体的内含物质不均匀，以致折射率有局部偏差。 描述眼光学成像质量的方法 对比度：MTF(调制传递函数), OTF （光学传递函数） 形状：PSF（点扩散函数） 像差： 是基础，通过波前像差计算出MTF, OTF, PSF OTF/MTF/PSF 经过光学系统后，对比度的损失随空间频率的变化叫做光学传递函数（OTF ） 光学传递函数的模叫做调制传递函数（MTF） 点光源经光学系统所成的像叫做点扩散函数（PSF） 什么是波前? 什么是波前? 什么是波前? 什么是波前像差? 波像差——实际波面对理想波面的偏离 波前像差的测量意义 对人眼的光学质量予以正确判断 为治疗服务（屈光手术、白内障手术） 为光学矫正提供准确信息 像差的分类 传统光学将像差按产生原因可分两大类： 由单色光成像时产生的像差称单色像差 多色光(即由不同波长的光构成复合光)成像时，由于介质折射率随光的不同波长而变所引起的像差称为色像差 单色像差 单色像差分球差、彗差、像散、像场弯曲和畸变等5种 球差和彗差发生于对轴上和靠近轴的点用粗光束成像的光学系统中，称轴上像差 像散、像场弯曲和畸变发生在对离系统光轴较远的物体成像的光学系统中，称轴外像差。 球差及色差 轴上物点成像产生球差及色差，还伴有圆孔衍射的情形 ，当透镜孔径较大时，由光轴上一物点发出的光束经球面折射后不再交于一点，这种现象叫做球面像差，简称球差。 彗差 轴外物点发出的宽阔光束，经透镜成像后，不再交于一点，而是形成一种状如彗星的亮斑，称为彗形像差，简称彗差。 透镜的色差（两种色光成像位置不同） 由于介质的折射率随入射光的颜色（光的波长）不同而不同．因此透镜的焦距随光的颜色而异，不同颜色的光所成像的位置和大小都各不相同，这种由于色散引起的现象，即使在近轴区域内也会发生，称为色像差，简称色差。 像散 扭转透镜，使物光束在倾斜度比较大的条件下入射，则产生像散现象。 图示物点离主轴较远时，发出的光束经透镜折射后，不再交于一点，而是会聚在与画面垂直方向的前后两个位置上，会聚的像已退化为互相垂直的两条短线，称作散焦线。在此区间内，光束截面由扁椭圆逐渐变成长椭圆，图中取的是其中间某位置。 畸变 畸变是由于光线的倾斜度大引起的。与球差和像散不同，畸变不破坏光束的同心性，从而不影响像的清晰度。畸变表现在像平面内图形的各部分与原物不成比例。畸变的情况与光阑的位置有关。 像差的分类 像差分为低阶像差和高阶像差。 低阶像差是指离焦、散光等传统屈光问题 高阶像差指不规则散光等屈光系统存在的其它光学缺陷。高阶像差的每阶各包括许多项，其中的每一项又代表不同的内容。例如，高阶像差第三阶包括彗差、三叶草样散光等4项内容，第四阶不仅包括球差，还涉及更多项不规则散光等内容。越高阶，像差内容越复杂。 各类像差的关系 像差是以联合的方式存在 各种像差可相互补偿 有些时候高阶像差可以相互抵消 Zernike多项式 Zernike多项式是正交于单位圆上的一组函数，通过Zernike多项式，眼光学系统像差可以量化，在每个圆形孔径上任何像差均可以用Zernike多项式表示。 Zernike多项式由三部分组成：标准化系数，半径依赖性成分（n），方位角依赖性成分（m）。Zernike多项式表示形式为Zmn（ρ，θ），n描述最高阶的半径阶梯；m描述方位正弦频率成分；ρ表示从0到1的半径坐标；θ表示从0到2π的方位角。 Zernike多项式 Zernike多项式可表示成以n为行数，m为列数的金字塔 Zernike coeffients Zn m –7 -6 –5 –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 5 6 7 0 C0 1 C1 C2 2 C3 C4 C5 3 C6 C7 C8 C9 4 C10 C11 C12 C13