主客观相结合眼波面像差分析系统

　　0　引言

　　人眼像差的研究具有很长的历史.Yong和Helmholz早先报道了眼睛作为一种光学系统,也和其它光学系统一样具有光学像差.这种像差的存在降低了视网膜像的对比度,从而降低了人眼的分辨本领[1-2].1961年,Smirnov指出波面像差是表征人眼光学性能的最佳方式,并对人眼的波前像差进行初步的测量[3].

　　人眼波面像差通常以Zernike多项式表示,2阶或2阶以下的称作低阶像差,2阶以上的称作高阶像差,在临床上高阶像差又常被称作不规则散光.传统的矫正方法,如眼镜,只能矫正人眼的棱镜度、离焦和散光等低阶像差.而高阶像差,如球差、慧差等的存在使人眼的分辨率受到一定的限制.1994年,Liang等人首次利用Hartmann-Shack波面传感器(Hartmann-Shack Sensor, HSS)和可变形镜(Deformable Mirror,DM)对人眼波面像差进行测量与矫正,发现人眼高阶像差矫正后的视觉分辨率和眼底像分辨率都获得极大的提高[4-6].在此基础上,很多技术改进和基础研究的报道使人们对人眼像差的特征有了更进一步的了解[6-12].

　　然而,基础和临床的研究都表明,与普通光学系统截然不同的是,人的视觉神经系统对人眼的像差具有很高的再处理功能和明显的适应性.人眼像差的改变会打破这种适应,使得视力下降或暂时性的视力下降.视觉神经系统对像差的不同适应状态对人眼的视觉水平起着重要的影响作用[13].

　　Applegate等的研究证实了视觉系统对不同模式的像差具有不同的处理能力,即具有相同均方根值(Root-mean-square,RMS)而不同模式的像差,对视力的影响也是不相同的.两种相同幅值的像差叠加后可能比单种像差存在时具有更好的视觉水平[14-15].因此,以光学系统对像差矫正的要求来矫正人眼像差并不一定能获得最佳的视觉效果.本文报道了人眼像差客观矫正结合主观调整的技术方法和初步结果.

　　1　实验装置

　　如图1,半导体激光(λ=650 nm)经L1、L2扩束后通过光阑以小于1 mm的窄光束经半反半透镜BS1反射进入被测眼,并被眼的屈光系统聚焦于视网膜上.视网膜上的光斑可近似看作点光源被视网膜漫反射出作为探测光.L3、L4与L5、L6分别组成望远系统,使DM、HSS的微透镜阵列分别与眼出瞳共轭.这样HSS所测波面实际上即眼出瞳位置的波面.另外,DM与HSS的微透镜阵列也为共轭关系,实现DM根据HSS的探测结果对波面进行有效补偿.视标(Target)通过L7、L5、L4、L3成像于眼底.视标发出的光波经DM反射后进入眼底,因此被测眼观察视标时已经进行了像差补偿.CCD2和L8实现对被测眼的实时监测,确保测量时的正确眼位.SM1、SM2和C1、C2分别对被测眼的球镜度(离焦)和柱镜度(散光)进行补偿,避免被测眼的屈光不正度超出了HSS和DM的最大探测或矫正范围.