波前像差（波陣面像差）的基本知識
2018-06-19
admin1
人眼并非理想的光學系統，由于角膜和晶狀體的光學性能并非完美，因而存在著各種像差，限制著人眼的視覺質量。盡管人眼視網膜視力可達到3.0-4.0，但由于像差的存在，人眼視力只能是2.0、1.0或以下。即使配戴準確度數的框架眼鏡或隱形眼鏡使眼睛屈光處于最佳狀態，由于正常人眼仍存在高階像差，其對成像質量產生影響，故矯正視力并不很理想。當瞳孔直徑相對較小（≤2mm）時，像差作用減弱，但衍射限制人眼光學性能；當瞳孔較大時，限制人眼視覺質量的主要因素則是各種像差。
一、像差的概念
所謂像差就是指光學系統中的成像缺陷。幾何光學上把像差（幾何像差）分為單色光像差和色光像差，前者包括球差、彗差、像散、場曲和畸變，后者包括位置色差和倍率色差。而物理光學上把像差稱之為波前像差或波陣面像差。是點光源發出的球面波經光學系統后形成的波形與理想球面波之間的距離。而波前像差的內涵可以通過Zernike多項式周期表或球差彗差等幾何像差來表達。理想的鏡片是它們的曲面隨處方屈光度而變，曲面部分經計算以校正單個透鏡的各種像差和畸變。在設計中應首先考慮減少和消除斜散像差（oblique astigmatism），因為這種像差經常會給戴鏡者帶來不適。然而，鏡片像差有5種：球面像差（spherical aberration）、彗形像差（coma）、像彎像差（curvature of image）、畸變（distortion）、斜散像差。
1、球差是指軸上點光源發出的光線經屈光系統后，近軸光線與邊緣光線像點的距離。存在球差的光學系統形成的像是對稱的彌散圓。
2、彗差是指軸外點光源發出的光線經屈光系統后，上光線和下光線的交點離開主光線的距離。存在彗差的光學系統形成的像是不對稱的彌散斑。
3、像散是子午面上的像點和弧矢面上的像點的距離。子午面為通過光軸的平面，而弧矢面為垂直于子午面并通過主光線的平面。
4、場曲為平面物體通過光學系統后形成的矢狀彎曲（面）。在人眼，作為成像屏幕的視網膜是球形向后彎曲狀，正好能補償眼屈光系統產生的這種成像缺陷。
5、畸變為方形物體通過光學系統后周邊各點產生了不同棱鏡像移所致。
6、位置色差即軸位色差，白光中不同波長的光線經光學系統后形成像點的距離，短波長的交點近于長波長的交點。
7、倍率色差某一物體經光學系統成像后不同波長的光線在物像大小上的差異。
人眼是一復雜的光學系統，存在波前像差。波前像差分為低階像差和高階像差。按照Zernike多項式周期表，1-2階為低階像差，3階以上為高階像差。屈光不正屬于低階像差。
二、像差產生的原因
人眼產生像差原因是多方面的，包括各屈光面固有的成像缺陷、調節時的動態變化和各屈光面間的相互影響。
1、角膜角膜前表面不是理想的球面，確切地說是非球面。然而中央4毫米區域近似球形，因而產生球差。角膜頂點處較陡，邊緣部較扁平。但頂點并不總在角膜的幾何中心，往往偏下偏顳側，不規則角膜的頂點偏離幾何中心可達2mm以上。角膜各部分的厚度和曲率半徑在各測量點上并不一致，這些就是角膜的不對稱性和表面不規則性。調節時角膜屈光力可增加0.6-0.7D。
2、晶狀體晶狀體前表面較平坦，可抵消80%的角膜球差，但晶狀體前表面并不平滑。隨年齡增加，晶狀體增厚，核發生硬化，各部位屈光指數不一致。晶狀體的調節變化，除晶狀體屈光力發生改變外，還可有X、Y、Z軸的變化。晶狀體亦存在不對稱性和表面不規則性。
3、其他玻璃體的變性、液化、混濁、后脫離等。淚膜的不均勻和不穩定，如干眼癥或用藥等影響。房水的改變。高度近視患者的視網膜形態變化等。
4、角膜和晶狀體的光學中心不一致；與入瞳中心不一致。
5、光軸和視軸本身的偏差。
6、瞳孔的影響瞳孔除隨光線的強弱發生改變外，人群中存在相當大的生理差異。瞳孔增大，像差明顯增加。入瞳中心并不在角膜的幾何中心的對應點上。
標簽:
波前像差