眼视光学杂志 2000年第3期第2卷 文献综述

作者：周翔天　瞿佳

单位：温州医学院眼视光学院，浙江 温州　325027

关键词：波前理论；像差；视觉

　　［中图分类号］　R770.42；R778.1⁺6　　［文献标识码］　A

　　［文章编号］　1008-1801(2000)03-0182-03

The principle of the wave-front using in visual performance

ZHOU Xiang-tian,QU Jia.

　　(School of Optometry & Opthalmology,Wenzhou 325027)

　　Abstract：　We introduced the concept of the wave-fron t aberration of the human eye and the methods of measurement. By using the Zernike polynomial principle,the wa ve-front aberration facility can measure the aberration of the normal eye and th e post-surgery eye. Utilizing the m easurement of the wave-front in PRK, LASIK, we can improve the visual acuity of the unaided eye after refractive surgery.

　　Key words：　wave-fron t principle ; aberration； visual acutity

　　1　理想眼的光学状态

　　 人眼并非是理想的光学系统，假如不考虑到角膜和晶状体的像差，以及衍射对人眼视觉质量 的限制，那么根据视网膜的光感受器细胞的大小以及细胞之间的距离（2.5μm），则视网膜 像的空间分辨率应达到20/8。当瞳孔直径相对较小（小于或等于2mm）时，限制人眼光 学性能的主要因素是衍射；而当瞳孔扩大时，若只考虑到衍射对人眼空间分辨率的限制时， 根据衍射公式（分辨角的极限θ=1.22λ/d），如直径为6mm时，θ远小于1.0视力的视角。 可采用干涉条纹测量视网膜的光栅分辨率，却发现人眼所能分辨的光栅空间频率大大高于 衍射 极限^［1］。在现实中，由于角膜和晶状体的光学性能并非完美，人眼存在各种像差 ，因此人眼的视力只能是20/10、20/20或更差。即使配戴准确度数的眼镜或隐形眼镜使眼 睛的屈光处于最佳状态，正常人眼仍存在单色像差，其对成像质量产生影响，故其矫正视 力并不能达到衍射的极限。所以当瞳孔较大时，限制人眼视觉质量的主要因素是 各种像差。 正常视力人眼中，假如像 差得到矫正，不受衍射限制时，其分辨率可以和视网膜的感光细胞大 小相一致^［2］。用光线的矩阵轨迹形成波前，并和理想的球面波比较，可以发现两 者存在偏差，Brown&Wolf称这种偏差为波前像差(wave-front aberration)。波前 像差的个体差异较大^［3］。 可以通过测量人类视觉系统所能承受的一定水平的像差或像差组合，以波长为单位详细说明 波前像差的改变以及此时刚好能被发觉的像质的改变水平^［4］。目前提出了各种波 前像差的测量方法，这些方法不仅可以测量并再现一些经典的像差，如球差、离焦、散光、 彗差等，还可以测量并再现一些非常规的像差^［5，6］。这样就可以详细地分析人眼 光学系统中存在的各种像差以及评价人眼的成像质量。比如在Gullstrand的模型眼中可以采 用光路追迹确定像差和点扩散函数，得出视网膜像的最佳分辨率是在瞳孔直径为2～3mm时， 而当像差得到矫正后，对于直径为8mm的瞳孔，轴上或离轴9度的点光源的像的分辨率大约等 于此时衍射极限分辨率^［7］。因此假如能准确测量并矫正人眼的波前像差，不仅可 以提高正常眼睛的视力，达到20/10或更高，还可以应用于指导PRK或LASIK手术的切削面控 制、测量和矫正屈光或白内障术后人眼的像差等。因此波前像差的测量具有重要的实验和临 床价 值。

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