普瑞眼科波前像差基礎(chǔ)知識科普課件

普瑞眼科波前像差基礎(chǔ)知識科普課件第1頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月傳統(tǒng)概念－－屈光不正離焦（近視/遠視）、散光矯正：柱鏡、球鏡沒有儀器測量“高階”像差，即使測出，也沒辦法矯正即使不矯正高階像差，也不影響視覺質(zhì)量(<10%)第2頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月情況已經(jīng)改變……屈光手術(shù)的開展，帶來一些新的視覺問題測量高階像差的儀器已經(jīng)出現(xiàn)高階像差已經(jīng)可以矯正第3頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月波前相差的定義光：幾何光學(xué)：line物理光學(xué)：wave光是一種傳導(dǎo)中的電磁波第5頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月波前的概念波前(wavefront)：點光源向周圍發(fā)出的電磁振動公式:在某一瞬時t,可在振動傳播的方向上同位相的點,能形成一個平面，稱波陣面（wavefront）,直譯為波前。第6頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月波前的概念在理想成像情況下,點光源經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)后所成的像應(yīng)是一個以理想像點為中心的球面理想波面。第7頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月波前像差波陣面是持續(xù)的等相位面，波陣面與光線的傳播方向垂直。實際的波陣面（wavefront）和理想的波陣面之間的光程差。第8頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月平行光線成像第9頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月理想波前變形的波前（近視）模糊成像平行光線第10頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月不規(guī)則波前理想波前C.ofAustinRoorda平行光線第11頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月不規(guī)則波前理想波前第12頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月像差理想波前第13頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月像差的類型色像差：多色光(或稱復(fù)色光,即由不同波長的光構(gòu)成的混合光)成像時,由于介質(zhì)折射率隨著光的不同波長而變所引起的像差,簡稱色差。單色像差：單色光成像時的像差。進一步可分為球差、慧差等。第14頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月引起像差的原因人眼并不是一個理想的光學(xué)系統(tǒng)：像差的原因：角膜和晶狀體的表面不理想,其表面曲度存在局部偏差角膜與晶狀體、玻璃體不同軸角膜和晶體的內(nèi)含物不均勻,以致折射率有局部偏差第15頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月我們怎樣描述一個波前?第16頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月FritzZernike1953諾貝爾物理學(xué)獎得主荷蘭物理學(xué)家建立光學(xué)像差的數(shù)學(xué)模型1888-1966第17頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月Zernike多項式一組正交于單位圓上的序列函數(shù)（應(yīng)用已超過60年，表示人眼像差10年）建立數(shù)學(xué)模型以描述波前像差數(shù)據(jù)其坐標系統(tǒng)表達式：第18頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月最普遍的Zernike項

2nd

球差(離焦),柱差3rd

慧差,三葉草差4th

球面像差第19頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月-3-2-10123-3-2-10123WavefrontAberrationmm(right-left)mm(superior-inferior)3DimensionalView2DimensionalView第20頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月ZernikeModestrefoilcomacomatrefoilquadrafoilsecondaryspherical2nd3rd4th5thsecondaryquadrafoilpentafoilsecondarysecondarysecondarypentafoilsecondarydefocusastigmatismastigmatismastigmatismastigmatismtrefoiltrefoilcomacoma~ConventionalRefractionHigherOrderAberrations第21頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月各個像差對成像質(zhì)量的影響comacoma2nd3rd4th5th第22頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月像差的表示方法RMS(RootMeanSquare)1)Zernike-RMS2)WF-RMS

.

1)Zernike-RMS=

1/n*(ai)2whereai=Zernike-coefficients2)WF-RMS:perdefinitiontheaverageheightofWFoverfullsizeiszero.WF-RMS:SquaretheWF-function.TheaverageheightofWF2overfullsizeistheWF-RMS.WFWF2WF2WFArea

WF-RMS第23頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月瞳孔大小與RMS的關(guān)系第24頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月像差的表示方法－點離散函數(shù)（PSF）第25頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月像差的測量基于兩種理論:干涉理論光路追蹤理論第27頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月像差的測量干涉理論：Twyman-Green干涉儀：其原理是使一準直光束分離,分離的光束分別從測試表面和參考表面反射后重新匯聚。只有當(dāng)兩個波面完全一致時,重新匯聚的光線不會出現(xiàn)干涉的模糊邊緣,否則,邊緣干涉圖形就表現(xiàn)為不同的波前像差圖形。由于人眼穩(wěn)定性和難以重構(gòu)參考表面,用干涉理論測量像差的方法在生理光學(xué)很少應(yīng)用。第28頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月像差的測量光路追蹤理論：整合進入人眼瞳孔的陣列光線斜率，重現(xiàn)波前像差平面，建造波前像差儀第29頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月像差的測量Hartmann-Schack,出射型光學(xué)像差儀客觀型像差儀、將測量光路透射到眼底形成點后，由點光源反射光形成的波前，經(jīng)過一系列小鏡片，分析每個小鏡片上的聚焦點與理想狀態(tài)的偏離程度，計算出相應(yīng)的波前像差。AlconSummit自動角膜個性化測量儀,博士倫的Zyoptics系統(tǒng)和Aescu-lapMeditecWOSCA以及LaserSightTsherning,視網(wǎng)膜像型像差儀,如WaveLight和Schwind公司的像差儀,Tracey公司的視網(wǎng)膜光線追跡儀。Scheiner-Smirnov,入射可調(diào)式屈光計,如Emory視覺矯正系統(tǒng)、日本尼德克的OPD掃描系統(tǒng)第30頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月Hartmann-Shack像差計入射光波透鏡系統(tǒng)激光束第31頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月Hartmann-Shack像差計CCD-攝像透鏡列陣

出射光波

CCD-映像第32頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月微型透鏡列陣對空間的波前扭曲進行取樣(Hartmann-Shack)第33頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月客觀型像差儀：將測量光路透射到眼底形成點后，由點光源反射光形成的波前，經(jīng)過一系列小鏡片，分析每個小鏡片上的聚焦點與理想狀態(tài)的偏離程度，