二次曲面前房型有晶体眼人工晶体的球差矫正特性分析

为探究二次曲面前房型有晶体眼人工晶体的球差矫正特性,进行了球面和二次曲面有晶体眼人工晶体的设计,并利用像差理论对二者的球差矫正特性进行了研究.基于R.Navarro等人提出的模型眼得到屈光不正眼模型,利用ZEMAX光学软件分别设计了可矫正屈光不正人眼的球面与二次曲面前房型有晶体眼人工晶体.通过对光学传递函数和Zerni...     

基于波前像差的个性化人工晶体设计

在个性化人眼光学结构的基础上,运用ZEMAX软件的优化功能,设计了符合实际人眼光学特性的个性化人工晶体。该人工晶体不仅可以矫正离焦和像散,还引入了非球面可以矫正人眼的球差。文中将个性化人工晶体优化后得到的屈光度与经验公式计算得到的屈光度作了比较,在经验公式0.25D精确度的基础上有了提高,并直观地描述了个性化人工晶体植入前后人眼调制度和分辨率的变化情况。对样本人眼矫正后人眼分辨率最大变化由28 L/mm提高到118 L/mm,调制度由0.02提高至0.51。分析结果表明,个性化植入人工晶体的方法可以提高人眼矫正的精确度,不同人眼的波前特性不同,矫正效果也有相应的差异。     

非球面人工晶体设计及人眼瞳孔对其光学性能的影响

给出一种非球面人工晶体的设计方法。以Holladay角膜模型为基础,设定其球差大小为非球面人工晶体球差值,并在晶体位置发生移动及不同人眼瞳孔直径下,对所设计的非球面人工晶体光学性能与球面人工晶体进行对比分析。结果表明:当晶体植入人眼位置并且瞳孔直径相同时,设计的非球面人工晶体所在人眼光学系统的MTF,对比敏感度及离焦MTF的改善程度都明显优于传统的球面人工晶体,人眼成像质量均随人眼瞳孔直径的增大而下降;当晶体前移时,晶体所在人眼光学系统的MTF均随瞳孔直径的增大而下降,设计的非球面人工晶体仍表现出优于球面人工晶体的光学性能。     

角膜手术后眼模型的构建和人工晶状体设计

根据角膜屈光手术前的角膜地形图、眼内各组分的轴向间距和波前像差,运用ZEMAX光学设计软件,构建了术前的个性化眼模型.结合角膜屈光手术后实际测量的波前像差,建立了术后个性化眼模型.运用该模型,为角膜屈光手术眼设计了双球面人工晶状体.研究表明:对于角膜屈光手术后人眼,用术后个性化眼模型计算的人工晶状体度数可靠.该模型还能够为术后眼设计矫正像散和其他高阶像差的人工晶状体,同时可以用来评估角膜手术联合白内障术后人眼的光学性能,以及手术中各类偏差对视觉质量的影响.     

人工晶体倾斜与偏心对人眼视功能的影响

基于Hwey-Lan Liou人眼生理模型,采用光线追迹的方法,分析了相同孔径下具有不同球差的人工晶体(IOL)在眼内的倾斜和偏心对人眼视功能的影响.IOL在眼内无倾斜和偏心时,负球差IOL对人眼视功能的改善优于无球差IOL和传统的正球差IOL;当IOL在眼内倾斜,偏心程度一定时,负球差IOL球差值越大,其倾斜和偏心对人眼视功能的降低越明显;植入无球差IOL的眼的视功能受其倾斜和偏心的影响较小,在IOL偏心1.0 mm,倾斜10°已使人眼有明显视觉不适的情况下,仍能表现出良好的光学性能,对人眼视功能的改善不仅优于正球差IOL,而且优于负球差IOL.     

基于人眼光学质量的球差和离焦补偿关系研究

基于人眼光学质量客观评估方法,通过实测的屈光手术前后人眼波前像差数据,研究和分析了球差与离焦的补偿关系。结果表明,对于屈光手术前的近视眼患者,离焦与球差的补偿关系并不明显。对于屈光手术后的近视眼患者,离焦与球差的补偿关系明显,残余离焦可以部分补偿由于高阶像差增加引起的视功能降低。当残余离焦处于0.27D～0.74D范围内,离焦与高阶像差组合后,光学质量提高了20%以上。在屈光手术方案设计时,预留0.27D～0.74D的离焦时,可以使80%的人眼达到更好的视觉矫正效果。     

远视性弱视眼镜中心偏移的像差分析

利用光学设计软件Zemax构建了轴长和角膜前表面曲率不同比例的五种+6.00m-1的远视模型及框架眼镜矫正模型,分析镜片中心产生偏移时的像差情况.结果表明:对于+6.00m-1的远视性弱视而言,当镜片中心偏移大于4mm时,其产生的球差、像散和畸变开始对矫正视力产生影响.镜片偏移带来的球差在轴性远视所占比例高的模型中表现明显,而畸变和像散在各种模型中的作用没有明显差异.在远视性弱视矫正过程中,需要检测角膜曲率及轴长数据,分析其在屈光不正形成中所占的比例,合理选择个性化定制的非球面镜片,从而保证弱视的治疗效果.     

人工晶体前移与人眼屈光调节关系的研究

基于Hwey-Lan Liou眼模型,采用ZEMAX光学设计软件实现光线追迹的方法研究了人工晶体在眼内的前移与人眼屈光调节之间的关系.结果表明：人工晶体每前移一定的距离,人眼所获得的屈光调节量不恒定；调节量大小依赖于眼轴长度和所需植入的人工晶体,特别是眼轴长度；对于不同眼轴长度术眼中的人工晶体前移,人眼所获得的屈光调节量与眼轴长度呈负相关.     

三维光存储中折射率失配引起的球差补偿

为实现三维光存储中折射率失配引起的球差补偿,建立了光学存储系统模型,获得了折射率失配引起的波前偏差函数与存储深度的表达式.采用泽尔尼克循环多项式对波前偏差函数进行补偿展开.在双光子荧光和单光子共焦荧光读出方式下,均可获得读出荧光强度与存储深度的关系:在折射率失配引起的球差未得到补偿矫正的情况下,存储深度在200μm左右读出荧光强度基本上下降为零;当折射率失配引起的初级球差被补偿矫正后,读出荧光强度随存储深度的下降得到较好改善;当折射率失配引起的二级球差被补偿矫正后,存储深度在1mm内存储点强度随深度基本上没有明显地变化.并且对像差补偿方法进行了具体地分析.     

三维光存储中折射率失配引起的球差补偿

为实现三维光存储中折射率失配引起的球差补偿,建立了光学存储系统模型,获得了折射率失配引起的波前偏差函数与存储深度的表达式.采用泽尔尼克循环多项式对波前偏差函数进行补偿展开.在双光子荧光和单光子共焦荧光读出方式下,均可获得读出荧光强度与存储深度的关系:在折射率失配引起的球差未得到补偿矫正的情况下,存储深度在200 μm左右读出荧光强度基本上下降为零;当折射率失配引起的初级球差被补偿矫正后,读出荧光强度随存储深度的下降得到较好改善;当折射率失配引起的二级球差被补偿矫正后,存储深度在1 mm内存储点强度随深度基本上没有明显地变化.并且对像差补偿方法进行了具体地分析.     

减小球差的环带透镜设计

根据光线经过折射面后像距和折射面参数之间的关系,将折射面划分为若干同心圆环,各圆环之间沿光轴有一定的轴向间隔。一束平行于光轴的光线入射后,经过不同部分光线的像点相互重叠从而使球差减小。根据上述思想用单透镜构造一个透镜称为环带透镜,然后以环数为2的透镜为例用CODE V进行像差分析。和双胶合透镜比较得出:环带透镜的球差、波像差以及轴上点的弥散斑优于胶合透镜,同时光学传递函数指标提高,接近衍射极限。     

高斯光束经过负球差透镜的聚焦

本文讨论高斯光束经过负球差透镜的聚焦，得到了聚焦光场轴上点的光强分布的表示式，并对其进行数值计算。数值计算结果表明，在负球差的情况下，得到光强的最大点位置（最佳聚焦点）相对于无球差情况，往透镜方向移动，并且，最佳聚焦点的光强较无球差时大，当Ｎｗ＝１，Ｎａ＝５，ｋＳ１＝－０．２时，得到的最佳聚焦点的光强是无球差时的１．３４倍。本文还讨论了透镜的菲涅尔数对聚焦光场分布的影响。结果表明，当透镜的菲涅尔数小于１时，球差对高斯光束的聚焦的影响可以忽略。     

On the chromatic aberration of magnetic lenses with a field distribution in the form of an inverse power low (B(z) ∝ z)

The chromatic aberration of magnetic lenses with the field distribution in the forms of inverse law have been studied by analytical and digital methods. These aberrations can be expressed in terms of Bessel function of fraction order. Analytical expressions for chromatic aberration coefficients of the spherical field model, which is useful for the study of single-pole magnetic lenses, are given.     

宽光谱微光准直镜方案设计

介绍宽光谱大视场微光准直镜的光学设计和镜组结构方案,侧重叙述大视场微光准直镜的二级光谱校正方法。根据初级像差理论,由半部系统出发,给出了系统的初始结构。通过理论分析和ZEMAX光学设计软件的优化,结合工程应用给出了工作波长为（0.486～0.863）μm、全视场,相对孔径为1∶7.85的镜头设计实例,其二级光谱为0.01mm。该镜头由6块镜片组成,包括一个标准抛物面,在20lp/mm空间频率处MTF值超过0.8。准直镜的像差满足使用要求。     

紫外宽光谱大相对孔径光学系统设计

现有大部分紫外光学镜头的工作带宽较窄,紫外镜头的材料相对较少,镜头的紫外色差校正困难,导致其应用适应性降低。采用负正透镜交叠分布与类双高斯对称式结构形式,并利用熔石英材料和氟化钙材料本身的宽光谱透过性,设计了一种兼具大相对孔径、宽视场和高分辨率的紫外宽光谱光学系统。该系统的工作波长范围为240 nm～360 nm,紫外工作带宽高达120 nm,所有透镜均采用球面透镜,便于加工和检测。在全视场范围内,以中心波长300 nm为参考波长,系统横向色差最大值不超过1个像素,在截止频率50 lp·mm?1处的调制传递函数值优于0.4,并且各个视场的像点弥散斑半径均方根值均优于10 μm。设计结果表明:该紫外宽光谱光学系统的成像性能优良,分辨率高,色差小,满足设计要求。     

用粒子群算法进行单个非球面透镜的球差校正

为设计出符合球差要求的单个非球面透镜,把粒子群算法应用到单个非球面透镜的球差校正中,构造相应的数学模型,并编程实现算法.设计关于非球面高次多项式的顶点曲率半径,高次多项式各项系数,透镜面之间的距离和玻璃折射率等光学系统结构参数的适应度函数,用这个函数作为评价函数,实现对球差的自动校正.给出用粒子群算法进行单个非球面透镜设计的实例,结果证明:粒子群算法用于非球面透镜的球差校正简单有效,能同时校正不同入射高处的球差,且容易发现一系列好的设计结果.从实际光学设计角度呈现使用这种方法进行单个非球面透镜的自动设计分析.     

具有层状晶状体的人眼模型的光学性质

为了更加符合眼睛的解剖学结构,用建立的层状结构晶状体模型代替了Hway-Lan Liou眼模型中的折射率连续变化的晶状体模型。从而建立了新的眼睛模型。在这个新的层状晶状体模型中,最外层前后表面的非球面系数与解剖学数据相符。由于层状结构使光线追迹具有特殊性。因此用C语言编制了光线追迹程序,并对此眼睛模型的光学性质进行了研究。结果表明,晶状体层数较少时,眼睛的球差曲线出现翼状结构．即层状晶状体的引入使眼睛具有多焦性．并对这种现象进行了解释;具有层状结构晶状体的眼睛和具有折射率连续变化的晶状体的眼睛能够给出等价的球差结果。     

CCD摄像机大视场光学镜头的设计

为提高CCD摄像机的成像质量，同时使镜头结构紧凑、小型化，在大视场光学镜头的设计中，引入标准二次曲面和偶次非球面。根据初级像差理论，分析了非球面的位置、初始结构参数的求解规律。通过理论计算和ZEMAX光学设计软件的优化，给出工作波长为0.4～0.7μm、全视场角为80°，相对孔径为1∶1.5的镜头设计实例。该镜头由7块镜片组成，包括一个标准二次曲面和两个8次方非球面；在40lp/mm空间频率处的MTF值超过0.85，全视场畸变小于3％，像质优良     

An anatomically accurate eye model with a shell-structure lens

A human eye model based on anatomically accurate eye model previously proposed by Liou, has been transformed into a new eye model, in which laminated structure of the lens is considered. The crystalline lens is presented in the form of hundreds of shells with rotational symmetry, and with constant index within each shell. The refractive index increases from the cortical shell to the inner one, according to the equation proposed by Smith G. et al. The anterior surface of the lens is prolate, whereas the posterior surface of the lens is oblate which is consistent with the anatomical data. A ray tracing procedure has been applied to study the refractive structure of the eye. The optical characters of the model have been studied. The reason that the wings occur on the spherical aberration curve has been given. And we found that the lens with gradient refractive index and lens with shell structure can give same longitudinal spherical aberration results.     

Eye models for the prediction of contrast vision in patients with new intraocular lens designs

Theoretical calculations of the polychromatic modulation transfer function (MTF) and wave-front aberration were performed with physiological eye models. These eye models have an amount of spherical aberration that is representative of a normal population of pseudophakic eyes implanted with two different types of intraocular lens (IOL) made from high-refractive-index silicone. These theoretical calculations were compared with the measured contrast sensitivity function (CSF) under mesopic lighting conditions and with wave-front aberration (obtained with a Hartmann-Shack wave-front sensor) collected from 37 patients bilaterally implanted with the same types of lens. The relationships between the ocular wave-front aberration and the MTF predicted by the eye models and the CSF and the ocular wave-front aberration measured in eyes implanted with IOLs were investigated. The predicted improvements in MTF and wave-front aberration correlated well with the improvements measured in practice. Physiological eye models are therefore useful tools for IOL design.