哈特曼人眼色差測量系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及人眼色差測量的技術領域，具體設及一種哈特曼人眼色差測量系統。
【背景技術】
[0002] 人類的眼睛結構復雜，它的成像系統主要由角膜、前房、虹膜、晶狀體和玻璃體組 成。每一部分的屈光程度不一樣，而大多數情況我們希望研究的眼底視網膜卻在人眼的成 像系統之后。多波長光經過運一透光系統進入眼底視網膜的過程，必然伴隨色差的產生，有 研究表明，角膜的不規則是橫向色差產生的主要原因。換言之，無論是希望進行多波長的眼 底視網膜成像，還是白內障復明手術所需要的人工晶體(WL)眼的評價，還有其他術前、術 后眼的色差評估都可能要對人眼色差進行測量、校正和補償。因此，研究人眼色差的測量有 極其重大的意義，是視網膜成像質量提高和白內障患者在可見光下清晰視物的重要前提。
[0003] 由幾何光學的知識，可W將人眼色差可W分為軸向色差和橫向色差。軸向色差 (X〇ngi1:udinal or Axial Qiromatic Aberration)簡稱LCA，描述兩種色光對軸上物點成 像位置的差異，造成視網膜成像的離焦；橫向色差（Transverse or Lateral化romatic Aberration)簡稱TCA，主要是由人眼光學系統本身色散性質造成，在視網膜成像中表現為 圖像放大率的不同和空間位移的改變(見圖1)。
[0004] 若將人眼由角膜、前房、虹膜、晶狀體和玻璃體組成的成像系統，看成一個透鏡組 合系統，又由于物方為實物，物方色差為0,可W定義軸上色差為（幾何光學、像差、光學設 計，李曉形，岑兆豐，范世福，2012年12月第二版）：
[0006] 其中SCi為初級軸上色差系數，也定義為第一色差和數;n^k為不同組成部分的折 射率，Uk則為每一部分的視場角。
[0007] 類似的，橫向色差可W定義為：
[0009] 其中XCn為初級橫向色差系數，也定義為第二色差和數。從橫向色差的公式可W 看出，初級橫向色差僅與視場的一次方成比例，表明光學系統在視場不大時，就會有橫向色 差的有害影響。
[0010] 單色球面波(或平面波)經過光學系統后，將由于像差而發生變形。如果物方球面 波時復色的，那么各色波面經系統后，將因各自像差的不同而又不同程度的變形。而不同波 長的兩光波面間的偏離量，可用來表征色差，稱之為波色差。按照習慣，軸向色差一般用光 焦度作為單位，而橫向色差則采用角度作為單位。
[0011] 從二十世紀40年代開始，已經有人開展了人眼色差測量的研究，Geo巧e Wald等人 采用光譜細孔屈光鏡測量得到14只人眼在365nm至75化m波段的LCA為3.2D(George Wald, Donald R, Griff in.May 1947, Vol. 37 ,No. 5:321 ~336)。一直到今天，色差測量的研究從未 停止過，色差測量的方法可分為直接測量法和間接測量法，其中直接測量法由主觀測量發 展為更為準確、快捷的客觀測量，而間接測量法則通過軟件建立模擬人眼進行仿真研究。
[0012]若按照色差種類劃分，也就是分為軸向色差和橫向色差。軸向色差隨著哈特曼人 眼像差技術的發展實現了測量，通過將不同波長光的澤尼克多項式第四離焦項系數相減可 得軸向色差。
[0013] 2008年，Silvestre Manzanera等人采用哈特曼波前傳感器對人眼LCA進行了客觀 測量。（A wavelength tunable wavefront sensor for the human eye. SiIvestre Manzanera，Carmen Canovas, Pedro M.Prieto.et al.OPTICS EXP民ESS.26May 2008.Vol.l6，No. 11:7748~7755)該方法具體采用了一個Xe白光燈和一個用于波長選擇的 干設濾波器作為光源，一臺哈特曼波前傳感器用于人眼波前信息的采集，再采用一個可動 變焦模塊適應波長改變焦距的調整。該研究方法沒有實現人眼橫向色差的測量。
[0014] 對于橫向色差的測量，1987年，Youmay U.Ogboso和Harold E.Bedell通過雙色視 標法從主觀上測量橫向色差（Ma即itude of lateral chromatic aberration across 化6 retina of the human eye.Youmay U.Ogboso,Harold E.Bedell.Optical Society of America. 1987.August. Vol.4, No.8.1666 ~1672)。2012 年，Wolf M.化 rmening 通過不同波 長光的眼底成像圖之間的偏移量，客觀測量橫向色差，并與主觀方法做了比較，驗證了準確 性。（Measurement and correction of transverse chromatic offsets for multiwavelength retinal microscopy in the living eye . Wolf M.Harmening,Pavan Tiruveedhula,Austin Roorda.BIOM抓ICAL OPTICS EXPRESS.2012septembe;r.Vol.3, No.9.2066~2077)2013年，饒豐等人在其專利(基于哈特曼傳感器的人眼色差測量裝置，授 權公告號:CN103230254A)中提出了另一種采用哈特曼測量人眼色差的方法，可分時測量人 眼的橫向色差與軸向色差。該方法采用交替發光的單色光光源，通過一臺哈特曼波前傳感 器分時測量每一波長的波前信息，再通過計算得到人眼的色差。該方法有不足之處：
[0015] 1、在實際的哈特曼單色相差測量中，固視狀態下，活體人眼自身不可避免的有震 顫tremor、微快速掃視microsaccade、和偏移drift的存在（RaIf Engbert, Reinhold Kliegl.Vision Research.432003:1035-1045)，運些視網膜抖動使得瞳孔對應的微透(或 棱)鏡上光線發生變化，有可能影響橫向色差的準確性，必須予W考慮。
[0016] 在運些固視視網膜抖動中，不規則的、高頻率(50~IOOHz)的震顫幅度極小，約為 視錐細胞直徑大小，僅約20秒視角;微快速掃視速度約每秒幾分視角；由大量震顫運動構成 的偏移可達6分視角，是緩慢的曲線運動。可知微快速掃視是造成視網膜抖動的主要原因。 與此同時，人眼內在的像差的動態變化也給測量帶來影響。
[0017] 2、由于哈特曼的量程限制，對于屈光不正的人眼可能無法實現完美的視網膜聚 焦，造成測量結果不準確。
【發明內容】
[0018] 本發明克服了目前哈特曼色差測量系統的不足，提供一種基于哈特曼波前傳感器 的人眼色差測量系統，是一種人眼橫向色差與軸向色差可同時測量的光學儀器，旨在實現 準確的人眼兩種色差（橫向色差、軸向色差）的測量，從而為眼底成像診斷眼科疾病和病眼 治療提供了更為可靠的數據。通過=個哈特曼波前傳感器對=波長光進行同時數據采集， 避免了視網膜抖動和人眼像差隨時間動態變化造成的誤差，簡化了實驗；可通過在人眼前 加入試鏡片trial,對屈光不正的被測人眼進行預校正，并在系統中加入離焦補償系統進行 補償。
[0019] 本發明采用的技術方案是：哈特曼人眼色差測量系統，包括可預調焦的可見光或 近紅外光信標，光闊，第一分光鏡，活體人眼，調焦系統，第二分光鏡，口徑匹配系統，第一濾 波器，第二濾波器，第二反射鏡，=個哈特曼波前傳感器，觀察目標系統