用于测量波阵面像差的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术披露了一种用于测量波阵面像差的方法和装置。分束器把具有像差的波阵面分成两个部分，反射镜阵列把每个部分聚焦成为多个离散线，一个部分的离散线和另一个部分的离散线具有不同的方向，成像装置检测所述离散线，以便确定波阵面像差。所述方法包括把波阵面分成两个部分，聚焦所述每个部分成为多个离散线，一个部分的离散线和另一个部分的离散线具有不同的方向，成像装置检测所述离散线，以及检测与所述离散线相关的信息。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及光学仪器，尤其涉及用于测量波阵面像差的方法和装置。本专利技术尤其适用于但不限于在眼科应用中测量光波阵面，例如测量眼睛的像差；制造校正装置，例如透镜(例如隐形眼镜、眼镜、人工晶状体)；并用于在屈光矫正手术之前和手术期间估算眼睛的像差，以便改善视力。
技术介绍
人的眼睛是一种光学系统，其中使用若干个透镜元件把代表图像的光线聚焦在眼睛内的视网膜上。在视网膜上产生的图像的锐度是决定眼睛的视觉灵敏的一个因素。不过，在眼睛内的透镜和其它部分和材料的缺陷可以使光线偏离所需的路径。这些偏差被称为像差，其引起模糊的图像和降低的视觉敏锐度。因而，需要一种用于测量像差的方法和装置，用于帮助校正这个问题。用于检测眼睛引入的像差的一种方法涉及确定从眼睛内离开的光线的像差。作为视网膜上的一点被引入眼内的一束光线作为一个波阵面从眼睛被向回反射或散射，这个波阵面含有由眼睛引入的像差。借助于确定所述波阵面的离散部分(即采样)的传播方向，可以确定由眼睛引入的像差并进行校正。在这种类型的系统中，可以通过减小采样尺寸来提高在确定像差时的精度。图1是关于产生波阵面的一般性说明。图1通过眼睛16的视网膜14反射激光束12而产生的波阵面10的示意图。激光束12聚焦在视网膜14上的一个小点18上。视网膜14作为扩散反射器以便反射激光束12，以产生点源波阵面10。在理想情况下，波阵面10应当用球形波阵面或平面波阵面20表示。不过，当波阵面10通过眼睛16时由眼睛16引入的像差导致有缺陷的波阵面，如波阵面10所示。波阵面10表示像差，其引起散焦、散光、球面像差、慧形像差和其它的不规则性。测量并且校正这些像差可以使眼睛16接近其全部的潜能，即视觉分辨率的极限。图2表示用于测量图1所示的波阵面10的现有技术的装置。借助于测量像差，可以制造校正透镜与/或进行校正处理，以便改善视力。在图2中，激光器22产生激光束12，其借助于分束器24被引向眼睛16。激光束12在眼睛16的视网膜14上形成光点18。视网膜14反射来自光点18的光，产生点源波阵面10，当其通过眼睛16内的透镜和其它部分和材料时，便形成了像差。然后波阵面10通过分束器24，射向波阵面检测器26。一般的现有技术的波阵面检测器26包括像差镜28和成像平面30，如图3所示，或者包括Hartman-Shack检测器32和成像平面30，如图4所示。波阵面检测器26借助于使波阵面通过像差镜28或Hartman-Shack检测器32采样波阵面10，得到在成像平面30上形成光点阵列的波阵面10。在成像平面30上的每个光点表示波阵面10的一部分，其中具有能够以较大的精度确定像差的较小的部分。一般地说，成像平面30是一种电荷耦合器件(CCD)照相机。通过比较由波阵面10在成像平面30上产生的光点阵列和相应于理想的眼睛的波阵面的光点的参考阵列，可以计算由眼睛16引入的像差。在1999年7月2日申请的Williams等人的名称为Method andApparatus for Improving Vision and the Resolution of RetinalImages的美国专利6095651描述了Hartman-Shack系统的一个例子，该专利被包括在此作为参考。不过，在这种现有技术的装置中的像差的分辨率受到像差镜28中的次孔间距34和次孔尺寸36的限制(图3)，并受到在Hartman-Shack检测器32中的小透镜的次孔间距38和焦矩的限制(图4)。此外，因为每个区域由一个光点表示，对于每个区域获取的信息量受到限制。此外，因为叠影、次孔间距34和尺寸36以及次孔间距38的减少，获得更详细的信息的能力受到限制。例如，当两个或多个光点40A，40B和40C在成像平面30上重叠时，在像差镜检测器28中发生叠影，从而导致在相邻的次孔光点之间的模糊。类似地，在Hartman-Shack检测器32中，当两个或多个光点42A，42B，42C，42D在成像平面30上重叠时，发生叠影。叠影可以由以下条件引起太小的小次孔间距34、次孔尺寸36、或者透镜间距38；高度的像差；或者这些条件的组合。因而，在像差镜28中的次孔间距34和次孔尺寸36，以及在Hartman-Shack检测器32中的小透镜次孔间距38和焦矩必须被选择，以便实现好的空间分辨率，同时能够测量大的像差。因而，测量高度像差的能力以空间分辨率与/或动态范围为代价，反之亦然。由像差镜和Hartman-Shack方法强加的约束限制了这些系统以高的精度测量像差的效果。这些限制阻止光学系统实现其全部的潜能。因而，需要能够以高的精度测量像差的眼科的装置和方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种以高的精度确定波阵面像差的装置和方法。所述装置包括分束器，其用于把波阵面分离成两个部分；反射镜阵列，其用于把所述每个部分聚焦而成为多个离散的线，使得一个部分的离散的线具有和另一个部分的离散线不同的方向；以及成像装置，其用于检测所述离散的线，从而确定波阵面像差。所述方法包括把所述波阵面分离成两个部分，把每个部分聚焦成为多个离散的线，使得一个部分的离散的线具有和另一个部分的离散线不同的方向，并检测关于所述离散线的信息。借助于产生代表波阵面的离散线，本专利技术的装置和方法能够以高的精度测量波阵面。因为多个离散线的每一个具有不同的方向，多个离散线基本上作为一个栅格代表波阵面。本专利技术能够比现有技术的系统提供更精确的信息，因为本专利技术的栅格线对于栅格的每个部分比由现有技术的系统产生的用于表示等效区域的光点能够提供更精确的信息。在用于测量眼睛的波阵面的系统中，波阵面作为眼睛内的一个点源发出。所述点源是通过把辐射束(例如激光)引导到眼睛，并且散射或反射所述的辐射束而产生的。设置在激光束通路中的分束器把激光束引入眼睛。眼睛的视网膜作为漫射反射器，以便反射或散射所述光束。由点源产生到的波阵面由眼睛发出，并通过分束器到达本专利技术的波阵面检测器。波阵面检测器测量由眼睛引入的波阵面像差。然后利用与波阵面检测器相连的处理器计算所述像差。附图说明图1是由眼睛的视网膜反射的激光束产生的波的示意图；图2是用于测量由眼睛引入的像差的现有技术的装置的示意图；图3是在现有技术的用于测量像差的装置中使用的像差镜的示意图；图4是在用于测量像差的现有技术的装置中使用的Hartman-Shack小透镜阵列的示意图；图5是用于测量由按照本专利技术的光学系统引入的波阵面中的像差的装置的示意图；图6是在按照本专利技术的图5所示的装置中使用的用于反射和聚焦波阵面的反射镜阵列的示意图；图6A是在由图5的一个反射镜阵列形成的成像表面上显示的一个方向的多个离散线的示意图；图6B是在由图5的另一个反射镜阵列形成的成像表面上显示的另一个方向的多个离散线的示意图；以及图6C是图6A的离散线和图6B的多个离散线的组合的示意图。具体实施例方式图5所示是按照本专利技术的用于测量光学系统102的像差的波阵面测量装置100的优选实施例，此处的光学系统是眼睛104。概括地说，产生光束106，并将其引入眼睛104。光束106作为波阵面108被反射，其从眼睛104射出，然后把引向波阵面检测(WD)装置110，以便检测波阵面108内的像差。在WD装置110中，使波阵面10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测从光学系统发出的波阵面的像差的检测器，所述检测器包括：分束器，其用于接收波阵面并把波阵面分成具有第一偏振的第一部分和具有第二偏振的第二部分，所述第一偏振可以与所述第二偏振区分开；第一反射镜阵列，其反射并聚焦所述第 一部分以便形成具有第一方向的第一多个离散线；第二反射镜阵列，其反射并聚焦所述第二部分以便形成具有与所述第一方向不同的第二方向的第二多个离散线；以及成像装置，其用于检测所述第一多个离散线和所述第二多个离散线。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：LG琼斯，D罗斯，
申请(专利权)人：庄臣及庄臣视力保护公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]