基于眼模型的人眼像差特性研究

发布时间：2016-12-03 08:38

  本文关键词：基于眼模型的人眼像差特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

《吉林大学》 2012年

基于眼模型的人眼像差特性研究

王峰林  

【摘要】：本文旨在围绕人眼模型对人眼波前像差特性以及视觉矫正进行了如下研究：首先简要介绍了人眼像差研究的发展概况以及眼模型的发展概况；接着介绍了人眼的生理结构，人眼像差的概念及数学表示；之后基于人眼模型，分别研究了瞳孔直径、视场角、色差以及视轴上、视轴外调节对人眼波前像差和成像质量的影响；最后针对当前波前像差测量面和矫正面的不统一问题进行了研究。 利用光学设计软件zemax创建Gullstrand-Le Grand眼模型（G眼模型）、Liou眼模型（L眼模型）之后，研究了瞳孔直径变化对人眼模型波前像差特性和成像质量的影响。随着瞳孔直径的逐渐增大，对于离焦量，两种眼模型均呈现先稳定后大幅上升的变化趋势；两种眼模型的球差呈现逐渐增大的趋势，但是L眼模型的球差变化幅度稍微小于G眼模型的球差变化幅度；两种眼模型的波前像差PV值均呈现逐渐上升的趋势，但是，G眼模型波前像差的PV值要大于L眼模型波前像差的PV值；对波前像差的rms值而言，两种眼模型的变化和人眼波前像差的PV值变化大致相同。瞳孔直径对人眼成像质量的影响是，随着瞳孔直径的逐渐增大，两种眼膜型的成像质量均呈现先上升后下降的趋势。 在建立G眼模型、L眼模型之后，研究了视场角变化对人眼模型波前像差特性和成像质量的影响。随着视场角的逐渐增大，L眼模型的离焦量变化很平缓，相差最大值不到0.7，而G眼模型的离焦量变化幅度要比L眼模型的离焦量变化幅度大的很多，并随着视场角的增大，其增幅也是越来越大；对波前像差的PV值，随着视场角的增大，L眼模型呈现缓慢平稳上升，而G眼膜型在呈现上升的变化中会出现大的波动；对波前像差的rms值，在视场角逐渐增大的情况下，两种眼膜型均出现逐渐上升变化，但是L眼模型呈现缓慢平稳上升，G眼膜型则在呈现上升的变化中会出现大的波动，眼模型rms值上升变化这点和实际测量出的变化是一致的。随着视场角的逐渐增大，眼模型的成像质量均呈现不同程度的降低，视场角为0°时，两种眼模型的成像质量均为最优情况。 在建立G眼模型、L眼模型之后，研究了色差对人眼模型波前像差特性和成像质量的影响。随着入射波长的逐渐增大，L眼模型的离焦量变化趋势是逐渐增大的，而G眼模型离焦量是逐渐减小的，和实际人眼相比之后发现L眼模型比较符合实际人眼离焦量的变化规律；L眼模型的球差曲线随着入射波长的逐渐增大呈现出增大的趋势，而G眼膜型呈现出逐渐减小的趋势，，尽管两种眼膜型的球差变化趋势不同，但是两种眼模型的变化幅度均很小；两种眼模型波前像差的PV值均呈现先下降再上升的变化规律，但是L眼模型的转折点的位置略大于G眼模型的转折位置；两种眼模型的波前像差rms值与PV值的变化趋势相似，均呈现出先下降后上升的趋势，L眼模型的转折点的位置也略大于G眼模型的转折位置。随着入射波长的逐渐增大，两种眼模型的成像质量均出现先上升后下降的趋势，当入射波长为450和500nm时，两种眼模型的成像质量均挺好，这点也说明了两种眼模型反应了实际人眼的特性。 利用光学设计软件zemax建立Schematic眼模型，对眼模型分别在视轴上和视轴外一定角度进行调节，随着调节屈光度的增加，人眼球差逐渐下降；人眼彗差变化呈上升趋势，但是变化幅度缓慢；人眼像差的RMS值随着调节屈光度的增加先升高再逐渐下降，并且视场角越大，人眼像差的RMS值也会随之增大；人眼像差的PV值随人眼调节屈光度的增加呈现先升高再逐渐减小的趋势，并且随着视场角的增大，人眼像差的PV值会随之增大；在较小视场角下，随着调节屈光度的增加，人眼波前像差的MTF曲线的变化规律相似，均呈现出先减小后增大的趋势，而对于较大视场角时，人眼成像质量随着调节屈光度的的增大变化不是很大。并且随着市场角的增大，人眼成像质量总体上是得到提高的。 最后采用Hartmann-Shack人眼波像差测量仪连续测量20次，记录下其平均值和rms值，在此基础之上，将人眼波前像差前35项代入Zernike多项式，得出测量面的波前像差Zernike多项式，计算可得出瞳面波前像差，并将结果画为三维立体图。在得到人眼波前像差平均值之后，将人眼波前像差第2,4阶的泽尼克系数代入Zernike多项式中，采用角谱理论的方法，经过解包裹，将出瞳面的波前像差转换到矫正面的波前像差，给出了矫正面的波前像差三维立体图。将出瞳面的波前像差转换到矫正面，这样做可以减小由测量面与矫正面位置不统一而给人眼纠正带来的误差。

【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP319;R770.4
【目录】：

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1 全薇,凌宁,王肇圻,饶学军,王成,陈志辉;哈特曼传感器测量人眼波像差的特性研究[J];光电工程;2003年03期

2 全薇;凌宁;王肇圻;吕福云;;高级像差对人眼成像质量和视觉的影响[J];光电工程;2007年03期

3 赵秋玲,王肇圻,全薇,孙强,母国光;用于复色哈特曼人眼波像差测量的折/衍混合调焦系统[J];光子学报;2004年03期

4 全薇,王肇圻,宋贵才,凌宁,傅汝廉;用SVGA1薄膜晶体管液晶显示器矫正人眼波像差[J];光子学报;2004年12期

5 郭欢庆,王肇圻,赵秋铃,全薇,王雁;基于主观式测量人眼波前像差的眼模型研究[J];光子学报;2005年11期

6 张振华;饶丰;王肇圻;;基于眼波前像差数据的客观验光研究[J];激光与光电子学进展;2010年12期

7 王杨;王肇圻;王雁;左彤;;基于个性化眼模型的人眼调焦特性研究[J];仪器仪表学报;2006年S2期

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1 张梅;基于个性化眼光学结构的人眼色差的研究[D];南开大学;2010年

2 曹正林;人眼波前像差测量与矫正关键技术的研究[D];南京航空航天大学;2007年

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1 王楠;基于眼模型的个性化人眼视觉矫正的研究[D];吉林大学;2011年

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1 邢曼男;赵丽;李强;韩广辉;普小云;;用焦点法测量圆柱形熔融石英柱的材料色散[J];大学物理实验;2008年03期

2 宋文晓;卢广文;刘致滨;杨晶娟;朱懿恒;;一种预测人工晶状体植入术后前房深度的新方法[J];南方医科大学学报;2011年11期

3 陈志辉,凌宁,饶学军,王成;人眼像差哈特曼测量仪的重复性测试[J];光电工程;2004年06期

4 方利华;全薇;王肇圻;凌宁;;泽尼克像差组合对人眼光学质量的影响[J];光电工程;2007年12期

5 樊琪;张建华;郑磊;冯华章;王红英;;标准及波前像差引导LASIK对高阶像差影响的对比研究[J];国际眼科杂志;2010年07期

6 於水清;徐海萍;瞿佳;;四种临床波前像差仪的原理和特点分析[J];国际眼科杂志;2011年05期

7 李华强;宋贺伦;饶长辉;饶学军;;增大夏克-哈特曼波前传感器动态测量范围的方法[J];光学精密工程;2008年07期

8 王肇圻;许妍;;基于眼模型的数字眼底相机设计[J];光学精密工程;2008年09期

9 王肇圻;饶丰;王雁;左彤;赵堪兴;;折射/衍射球柱有晶体眼人工晶体的设计[J];光学精密工程;2009年04期

10 程少园;曹召良;胡立发;穆全全;李鹏飞;宣丽;;用夏克-哈特曼探测器测量人眼波前像差[J];光学精密工程;2010年05期

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1 王杨;王霞;王莉;高金雍;王肇圻;;基于个性化人眼光学系统的非球面人工晶体设计[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集（2）[C];2008年

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1 饶丰;基于个性化眼模型的人工晶体设计及其特性研究[D];南开大学;2010年

2 梁春;视网膜细胞成像中波前复原技术的研究[D];南京航空航天大学;2009年

3 李邦明;基于微机械薄膜变形镜的像差校正技术及其应用[D];南京航空航天大学;2010年

4 叶寒;基于波前像差的角膜切削模型及其装备的研究[D];南京航空航天大学;2005年

5 张运海;准分子激光视觉光学矫正关键建模技术研究[D];南京航空航天大学;2006年

6 周传清;人眼波面像差及其个性化矫正的研究[D];上海交通大学;2007年

7 陈晓西;衍射显示的研究[D];浙江大学;2008年

8 李俏;角膜表层与基质层屈光手术后高阶像差和视觉质量比较及高阶像差的影响因素研究[D];中国协和医科大学;2008年

9 宁禹;双压电片变形反射镜的性能分析与应用研究[D];国防科学技术大学;2008年

10 孔梅梅;人眼光学数字化模型及其光学参数干涉测试方法的研究[D];南京理工大学;2009年

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1 薛玖飞;自然三维电视系统中重构显示算法研究[D];浙江大学;2011年

2 王楠;基于眼模型的个性化人眼视觉矫正的研究[D];吉林大学;2011年

3 李利;光学自由曲面加工误差对光学性能的影响[D];吉林大学;2011年

4 高玮玮;视网膜细胞显微镜波前重建技术研究[D];南京航空航天大学;2010年

5 汪伟;基于哈特曼—夏克传感器的波前检测方法研究[D];华中科技大学;2011年

6 祝华;基于菲涅尔透镜的LED射灯配光设计[D];浙江工业大学;2011年

7 李召鑫;基于图像处理的头盔空间位置测量[D];浙江大学;2012年

8 谈颖皓;基于线阵探测器的绝对轴角编码技术[D];浙江大学;2012年

9 李祥;KBA X射线显微镜的像差及成像质量分析[D];大连理工大学;2005年

10 程欣;液晶空间光调制器的相干光学特性及其在数字衍射光学中的应用[D];山东师范大学;2006年

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1 沙定国;自适应光学波面相位重构的区域算法[J];北京理工大学学报;1991年04期

2 陈和,罗立勤,李美荣;树脂镜片与玻璃镜片优劣性的分析[J];包头医学院学报;2003年02期

3 张运海,廖文和,沈建新,曹正林;波前像差引导的激光眼屈光手术中角膜切削模型[J];东南大学学报(自然科学版);2004年05期

4 赵炜,徐渊,王雨生,惠延年;个体化切削和超常视力[J];国际眼科杂志;2004年05期

5 张运海,廖文和,沈建新;准分子激光眼屈光手术中的一种过渡区模型[J];光学精密工程;2004年04期

6 范长江;王肇圻;孙强;;双层衍射元件在投影式头盔光学系统设计中的应用[J];光学精密工程;2007年11期

7 王肇圻;许妍;;基于眼模型的数字眼底相机设计[J];光学精密工程;2008年09期

8 王杨;王肇圻;郭欢庆;全薇;;人眼的高级像差对视功能的影响[J];光学学报;2005年11期

9 方利华;何兴道;陈敏;;基于波前曲率的客观验光新方法[J];光学学报;2010年02期

10 崔亦华,崔英德,黎新明,易国斌;角膜接触镜研究进展[J];广州化工;2002年02期

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1 沈建新;基于准分子激光消融的屈光与波前像差矫正技术研究与实现[D];南京航空航天大学;2003年

2 叶寒;基于波前像差的角膜切削模型及其装备的研究[D];南京航空航天大学;2005年

3 张运海;准分子激光视觉光学矫正关键建模技术研究[D];南京航空航天大学;2006年

4 曹正林;人眼波前像差测量与矫正关键技术的研究[D];南京航空航天大学;2007年

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1 李新华;人眼角膜地形模型建立与评价方法[D];南京理工大学;2006年

2 卢国俊;应用于视网膜层析成像的光谱域OCT原理及其若干单元技术的研究[D];南京理工大学;2008年

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1 高卫华,王肇圻,郭欢庆,母国光;掩模测量人眼波前像差技术研究[J];光电子.激光;2004年11期

2 ;薄膜诱导波前像差[J];光机电信息;2003年10期

3 沈建新,叶寒;波前像差引导准分子激光角膜消融的研究及实现[J];应用激光;2004年02期

4 周铭丽;沈建新;;波前像差的矫正原理及工作流程研究进展[J];眼视光学杂志;2006年05期

5 徐安成;陈家璧;张培茗;;基于哈特曼-夏克传感器的人眼像差测量仪误差分析[J];激光与光电子学进展;2010年08期

6 邓国庆,余吟山;飞点扫描式准分子激光角膜屈光矫正系统[J];量子电子学报;2001年S1期

7 童桂;廖文和;丁雪峰;;应用Hartmann-Shack原理测量人眼波前像差的系统研究[J];应用激光;2006年03期

8 童桂;廖文和;;人眼波前像差及准分子激光手术矫正的研究[J];应用激光;2006年04期

9 曹正林,廖文和,沈建新,胡利刚;人眼像差的数学表示及主观式波前像差测量仪的设计与应用[J];应用激光;2005年04期

10 易亨瑜;胡晓阳;陈门雪;;非中心对称像差系统的光束质量控制[J];红外与激光工程;2007年S1期

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1 赵少贞;魏瑞华;徐凤;李筱荣;;波前像差引导的LASIK和传统LASIK术后波前像差的比较[A];中华医学会第十二届全国眼科学术大会论文汇编[C];2007年

2 吴文捷;钱益勇;李秀梅;张振平;;不同瞳孔直径不同调节刺激下正视眼单色高阶波前像差的变化[A];中华医学会第十二届全国眼科学术大会论文汇编[C];2007年

3 张少维;王晓雄;邢怡桥;张宁;万金方;;泪膜对不同近视人群的波前像差的影响[A];中华医学会第十二届全国眼科学术大会论文汇编[C];2007年

4 刘苏冰;聂晓丽;买志彬;朱晓红;汪洋;;9204例波前像差引导的LASIK手术的疗效观察[A];中华医学会第十二届全国眼科学术大会论文汇编[C];2007年

5 杜雯;;波前像差引导LASIK治疗屈光不正的护理[A];中华医学会第十二届全国眼科学术大会论文汇编[C];2007年

6 于水清;陈世豪;吕帆;;4种波前像差仪的比较[A];中华医学会第十二届全国眼科学术大会论文汇编[C];2007年

7 葛婧菁;王肇圻;刘涛;;新型视网膜空间像调制度测定系统[A];中国仪器仪表学会医疗仪器分会第四次全国会员代表大会暨2009年学术年会论文集[C];2009年

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10 保金华;贺极苍;王海容;毛欣杰;吕帆;;不同光学矫正方式对人眼单色波前像差的影响[A];中华医学会第十二届全国眼科学术大会论文汇编[C];2007年

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1 顾德宁 冯瑶 李凯 施炜;[N];新华日报;2005年

2 骁勇;[N];中国中医药报;2004年

3 本报记者 魏鑫;[N];保健时报;2006年

4 甄书秀;[N];中国质量报;2007年

5 冯瑶　顾德宁;[N];新华日报;2006年

6 ;[N];常州日报;2006年

7 丽丽;[N];深圳商报;2004年

8 ;[N];中国医药报;2006年

9 采访专家 深圳阳光医院眼科主任 王蓓 采写 通讯员 李晖 张肖红;[N];广东科技报;2008年

10 本报记者 叶青;[N];沈阳日报;2008年

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1 南莉;非球面IOL波前像差及对视觉质量影响研究[D];天津医科大学;2010年

2 王卫群;有和无虹膜识别波前像差引导的准分子激光原位角膜磨镶术治疗近视或近视散光眼对比临床研究[D];郑州大学;2010年

3 饶丰;基于个性化眼模型的人工晶体设计及其特性研究[D];南开大学;2010年

4 熊瑛;不同视敏度眼波前像差的相关研究[D];复旦大学;2003年

5 王雁;波前像差和调制传递函数（MTF）在屈光手术视觉质量评价中的研究[D];天津医科大学;2009年

6 沈建新;基于准分子激光消融的屈光与波前像差矫正技术研究与实现[D];南京航空航天大学;2003年

7 吴鹏;基于SH波前传感器的大量程人眼波前像差测量系统研究[D];华中科技大学;2010年

8 马鲁新;眼波前像差与屈光手术的研究[D];山东大学;2004年

9 王璐;非球面人工晶状体波前像差的实验研究[D];天津医科大学;2009年

10 张运海;准分子激光视觉光学矫正关键建模技术研究[D];南京航空航天大学;2006年

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1 王峰林;基于眼模型的人眼像差特性研究[D];吉林大学;2012年

2 王楠;基于眼模型的个性化人眼视觉矫正的研究[D];吉林大学;2011年

3 王琳玲;儿童和青少年屈光不正眼波前像差与屈光参数的相关性研究[D];浙江大学;2012年

4 陈潇;屈光不正儿童波前像差与屈光度、眼轴及角膜曲率相关性研究[D];南华大学;2012年

5 毕宏生;不同种类人工晶状体植入后对屈光系统波前像差影响的临床研究[D];山东中医药大学;2009年

6 高莉;波前像差引导联合虹膜识别的准分子激光手术治疗中低度近视散光的疗效观察[D];天津医科大学;2010年

7 刘玉璞;高度近视眼后房型有晶体眼人工晶体植入术后波前像差的改变[D];中国医科大学;2010年

8 曹时燕;波前像差引导的前弹力层下准分子激光原位角膜磨镶术矫正屈光不正疗效观察[D];浙江大学;2011年

9 马菲妍;波前像差引导的个体化SBK手术治疗屈光不正的疗效研究[D];河北医科大学;2011年

10 李晓雯;波前像差引导的LASIK治疗近视的疗效分析[D];山西医科大学;2011年

  本文关键词：基于眼模型的人眼像差特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

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