矫正眼高阶像差的非球面眼镜的设计方法  

作　　者：李蕊[1,2] 王肇圻[1,2] 刘永基[1,2] 母国光[1,2] 

机构地区：[1]南开大学现代光学研究所,天津300071 [2]光学信息技术科学教育部重点实验室,天津300071

出　　处：《中国科学：技术科学》2012年第5期537-547,共11页Scientia Sinica(Technologica)

基　　金：国家自然科学基金(批准号:60978068,11104149);天津市科技支撑计划重点项目(批准号:10ZCKFGX18800)资助

摘　　要：针对人眼高阶像差的眼镜矫正问题,提出了一种根据人眼波前像差数据的非球面眼镜的设计方法,将眼球和镜片视为统一的镜-眼光学系统建模,用光学设计的优化方法给出镜片的结构数据.不同于传统的视力表验光标准,本文的设计目标考虑了实际视物的2个特征:(1)眼球视物须有一定的转动角度,在戴镜的情况下设定为±20°;(2)视物时特别是注视屏幕显示时须有一个清晰成像的较大视场,设定为±7°.建立个体眼模型作为镜-眼系统的基础,首先改进Liou眼模型,在晶状体前密接一个弯月镜;然后将实际人眼的离焦量转移至弯月镜的前表面,将像散和其他高阶像差转移至角膜前表面.临床测量了50只人眼的波前像差,建模分析发现:明视觉下有36只眼在球-柱镜矫正后已达理想;10只眼在球-柱镜矫正后未达理想,进一步的非球面矫正效果明显;4只眼在球-柱镜矫正后未达理想,进一步非球面镜矫正也未有效果.本文对其中典型的6只眼的像差特点进行了分析和镜片设计,结果表明:非球面矫正的效果取决于人眼像差的特征,对于像散大和球差大的人眼,非球面矫正有明显的效果,矫正效果特别体现在大视场的MTF的大幅度提高上.矫正效果最明显的一只眼,在40,80,100,125和150cycles/mm空间频率处,MTF值分别提高了18.87%,38.34%,44.36%,51.29%和57.32%.

关 键 词：眼波前像差 非球面镜 光学设计 视觉矫正 

分 类 号：TS959.6[轻工技术与工程]