2　波前的测量方法和结果

　　人眼的波前像差的记录分两步：波前记录和波前再现。波前记录是将人眼被激光照射后的衍 射的光波与另一相关光波——参考光波相干涉，以此得到通过CCD(电荷耦合装置)等记录下 的眼睛像差^［8］。根据这一原理设计的常用的波前感受器，主要有两种形式。一种 是客观测量方法的光学器具，其技术包括分析视网膜上空间像的点扩散函数和客观地测量像 差以及分析小光束在视网膜上的偏离^［6］。如Shack-Hartmann波前感受器，见图1。

图1　Sha ck-H artmann波前感受器

　　其基本结构是由照明系统和观察系统组成。照明系统主要 的结构是：氦氖激光器产生激光， 经过声光学调制器、空间滤波器、光栅、人工瞳孔及一系列的透镜后聚焦在人眼的视网膜上 。观察系统的主要结构是由偏振裂隙、一系列的透镜和透镜组组成并由CCD接收。从视网膜 反 射出来的光，只有偏振光才能通过偏振裂隙，并经过透镜成像在CCD相机上^［5,9］。 测量的波前畸变可以在入瞳处和理想的平面波的波前比较^［5］；也可以在出瞳处 测量波前的畸变并和理想的参考球面比较^［9］。两者的测量结果相似。通过测量局 部波前的畸变（Slope），并和通过Zernike多项式再现的波前作比较，从而可以评价人眼的 像差。使用这种方法可以得到精确、客观的、可重复性的眼睛像差的测量结果^［5,9］ 。但是这种测量方法也有一些缺点，虽然所需的时间较短，但准确性降低。特别是在小瞳 孔时，不能得出准确的结果^［5］。 因此也不能测量像差和调节的关系。

图2　一种心理物理测量波前像差仪

图3　波前像差测量结果

　　另一种方法是心理物理方法，这种方 法检查速度较慢，但准确性增加。现今已 有经改进的测量工具，能在较短的时间内进行精确的测量。这种方法主要是利用空间分辨折 射仪。其设计原理是，假如眼睛处于衍射的极限时，聚焦在无穷远，那么无穷远处的点光源 通过瞳孔不同的区域进入眼内，将会聚焦在视网膜的同一点上。而当眼睛存在像差时，则不 会聚焦在同一点上。也就是说点光源的像是一朦像。可以通过测量光线在瞳孔各点的角度偏 移而得出该点的像差。其基本结构包括测试通路、瞳孔监测通路、固视通路和折射控制 ^［6］，见图2。同样也需要 Zernike系数来再现瞳孔处的波前像差。这种方法的一个优点是 可以在调节状态下测量眼睛的波前像差，因此不需要散瞳剂散瞳。这种方法还可以用于不能 进行客观测量的病人，如患眼的屈光介质不透明等^［6］。

　　使用Sh ack-Hartmann波前感受器测量的结果发现：在相同的测量条件下，同一受试者测量 的MTF和波前像差的结果基本相似。在瞳孔较小时（3mm），人眼的像差主要是离焦、散光、 彗差、球差等常规的像差。当瞳孔增大时（7.3mm），影响人眼的视觉质量和视网膜像的分 辨率的主要原因是非常规的像差。虽然每个受试者的像差图形存在差异，但观察同一受试者 的左眼和右眼的像差可以发现像差的存在并不是随机的^［5］。采用新型激光的光路 追迹，研究人眼颞侧的单色像差，并通过Zernike多项式再现眼的波前像差，发现所有的波 前像差的均方根的值均相似，在黄斑区，考虑到离焦和散 光时，均方根的平均值为1.49微米；当忽略这两种像差时，均方根的平均值为1.04微米^［10］。心理物理方法可在调节 存在时测量人眼像差的变化。测量后发现瞳孔在中等大小时，像差的构成就发生了明显的变 化^［6］。当瞳孔处于自然状态，眼睛处于调节幅度为0～6屈光度时单色光的波前像 差随着调节水平的增强而增强，调节从0至-1D时，眼睛的光学质量提高，然后随调节增强而 降低。因此当调节处于静息状态时人眼可以获得最佳的视 觉质量。而球差总是随着调节增强 而降低。这和调节时晶状体的位置移动有关^［3］。根据波前轮廓的形状和幅度，使 用均方根为λ/2和λ/6的长度来测量,两种方法的测量结果基本相似。发现第一位的球差占 主要地位，在一些受试者中，第二位的彗差和第一位的彗差刚好相反，两者的效果相抵消。 因而使用波前感受器，可以精确、敏感地评价人眼的光学质量^［11］。通过实验和观 察发现对应于各种经典的像差的波前像差的轮廓均有一定的图形，如散光的波前图形是抛物 线的形状^［12］，但非常规的像差的波前图形则不规则^［5］，见图3。

　　在测量波前像差时也存在着误差，一般测量时都以瞳孔几何中心作为测量波前像差的参考轴 位。但是在不同情况下，瞳孔尺寸的改变会引起瞳孔中心位置的移动。特别是在使用心理物 理方法时，准确地限定瞳孔中心位置存在一定的困难。因此可以使用共轴的角膜反射点作为 测量参考轴位^［13］，这可以进一步提高测量的准确性。

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