波前像差原理及应用.ppt
波前像差简介
常识综述从人类视网膜感光细胞的密度推算出人眼的极限视力可达3.0甚至更高，但由于人类进化过程中对远视力的需要逐渐下降，以及角膜和晶状体等器官的光学性能退化等原因，导致出现各种像差，因此人眼的理想视力只有1.5或更差，并且这些像差不能被现有的眼镜和隐形眼镜矫正。
波阵面像差（波前像差）原本是一项天文学技术，其发展由来已久，主要用来纠正天文望远镜等的像差，以便能更清晰地观测到更远距离的天体。
像差理论做为研究非理想光学系统的基础早已广泛地应用于制造光学精密仪器，当波前像差技术应用于眼科后，才与我们的生活变得更加关系密切。
目前波前像差仪有很多种，可分为客观法和主观法两类。
客观法根据其设计原理，又可分为：可1基于而当受检Zeiss公司），2以Tscherning像差理论为基础，通过计算投射到视网膜上的光线偏移而得出结果。
图6-2图10Allegretto 3以Smirnov-Scheiner理论为基础，其方法是通过对进入中心凹的每一光线进行补偿调整使之在视网膜成像完善。
其原理与临床应用的屈光计、检影镜很相似，所有进入视网膜的光线都向中央一点会聚，通过在各轴向上对瞳孔的快速裂隙扫描而实现，眼底反光被CCD捕捉从而得到眼的波阵面像差。
基于此原理的像差仪包括Emory视觉矫正系统和OPD扫描系统（Nidek公司）等。
图6-3基于Smirnov-Scheiner原理的像差测量示意图二、主观式像差仪根据光路追踪原理设计，利用空间分辨折射仪以心理物理方法测量人眼像差。
假设眼处于衍射的极限时，聚焦在无穷远，因而无穷远的点光源通过瞳孔不同区域进入眼内，将会聚焦在视网膜上的一点。
当眼存在像差时，进入眼内的光线将不会聚焦在同一点上，点光源的像将是一个模糊像，该像点与中心发生了偏移，导致波阵面平面的光线射入眼球后由理论上的球面波变成了不规则的曲面波，通过数学换算，得到放大在瞳孔面上的眼底点扩散函数。
基于此原理的像差仪有WFA-1000人眼像差仪（苏州亮睛公司）。
波前像差技术及其在屈光手术中的应用
波前像差技术及其在屈光手术中的应用像差技术是一种可用于优化屈光手术的技术。
它可以检测和有效改善眼球表面的像差，从而获得更准确的屈光度和视力改善效果。
电子波前像差技术是一种应用广泛的像差技术，它可以通过手术前纠正眼球表面的像差，给患者带来更明显的视力改善效果。
相较于传统的像差技术，电子波前像差技术在检测和修正眼的像差方面更具灵活性，因此能够更有效地纠正眼球像差，更大程度地改善视力。
此外，电子波前像差技术还可以有效避免屈光体过度变形和翻滚，从而提高视力改善效果。
波前像差简介
常识综述从人类视网膜感光细胞的密度推算出人眼的极限视力可达3.0甚至更高;但由于人类进化过程中对远视力的需要逐渐下降;以及角膜和晶状体等器官的光学性能退化等原因;导致出现各种像差;因此人眼的理想视力只有1.5或更差;并且这些像差不能被现有的眼镜和隐形眼镜矫正..波阵面像差波前像差原本是一项天文学技术;其发展由来已久;主要用来纠正天文望远镜等的像差;以便能更清晰地观测到更远距离的天体..像差理论做为研究非理想光学系统的基础早已广泛地应用于制造光学精密仪器;当波前像差技术应用于眼科后;才与我们的生活变得更加关系密切..目前波前像差仪有很多种;可分为客观法和主观法两类..客观法根据其设计原理;又可分为：出射型像差仪、视网膜像型像差仪和入射可调式屈光计三种类型；主观法即心理物理学检查方法..客观法的优点是快速、可重复性及可靠性好;但需使用较亮的照明光线;大部分还需要散瞳；主观法无需散瞳;可在眼睛存在调节的状态下检查眼的像差;但需对患者进行训练;检查较慢;可重复性较客观法差..无论是主观法还是客观法像差仪;其基本原理是一样的;即选择性地监测通过瞳孔的部分光线;将其与无像差的理想光线进行比较;通过数学函数将像差以量化形式表达出来..下面根据其设计原理来逐一介绍..一、客观式像差仪1出射型像差仪基于Schack-Hartmann像差理论而建立;见图6-1..Schack-Hartmann波阵面感受器通过测量眼底的点光源反射出眼球的视网膜像来测量波阵面像差..即;使一条细窄光束进入眼球;聚焦视网膜上;光线从视网膜上反射出眼球;穿过一透镜组;聚焦在一个CCD上..如受检眼无像差;则反射的平面波聚成一个整齐的点阵格子图;每一个点的图像准确地落在相应透镜组的光轴上..而当受检眼有像差时;则生成扭曲的波阵面;从而出现扭曲的点图像..通过测量每一个点与其相应透镜组光轴的偏离;就可计算出相应的波阵面像差..基于此原理的像差仪包括WASCA像差分析仪Zeiss公司;Zywave像差仪博士伦公司;Aberrometer爱尔康公司等..2视网膜像型像差仪以Tscherning像差理论为基础;通过计算投射到视网膜上的光线偏移而得出结果..图6-2基于Tscherning原理的像差测量示意图它是由倍频Nd：YAG激光532nm发出的有168单点矩阵的平行激光光束经瞳孔进入眼底彩图10;由连接计算机的高敏感度的CCD采集视网膜图像彩图11..由于屈光介质存在像差;投射到视网膜上的光线达到视网膜后生偏移;其偏移可以通过投射在视网膜上的格栅观察到;通过视网膜图像分析受检眼的光学像差;即;将视网膜图像上的每个点的位置与它们在理想状态下的相应位置进行比较;根据偏移的结果计算出相应的波阵面像差..基于此原理的像差仪包括Allegretto像差分析仪Wavelight公司和视网膜光线追踪仪Tracy公司等..3入射可调式屈光计以Smirnov-Scheiner理论为基础;其方法是通过对进入中心凹的每一光线进行补偿调整使之在视网膜成像完善..其原理与临床应用的屈光计、检影镜很相似;所有进入视网膜的光线都向中央一点会聚;通过在各轴向上对瞳孔的快速裂隙扫描而实现;眼底反光被CCD捕捉从而得到眼的波阵面像差..基于此原理的像差仪包括Emory视觉矫正系统和OPD扫描系统Nidek公司等..图6-3基于Smirnov-Scheiner原理的像差测量示意图二、主观式像差仪根据光路追踪原理设计;利用空间分辨折射仪以心理物理方法测量人眼像差..假设眼处于衍射的极限时;聚焦在无穷远;因而无穷远的点光源通过瞳孔不同区域进入眼内;将会聚焦在视网膜上的一点..当眼存在像差时;进入眼内的光线将不会聚焦在同一点上;点光源的像将是一个模糊像;该像点与中心发生了偏移;导致波阵面平面的光线射入眼球后由理论上的球面波变成了不规则的曲面波;通过数学换算;得到放大在瞳孔面上的眼底点扩散函数..基于此原理的像差仪有WFA-1000人眼像差仪苏州亮睛公司..参数分析及临床应用一、参数分析波阵面像差的表达方法有很多种..在临床上;我们常见的有Zernike函数、均方根、调制传递函数、点扩散函数等;其中最常见且便于理解的是Zernike函数..1Zernike函数是最常用的波阵面像差定量表达方法;是描述眼光学系统波阵面像差的理想的数学模型之一;它是交于单位圆上的序列函数..通过Zernike函数可以将像差量化并分级;可以表达总体像差和组成总像差的各个像差..Zernike函数常见的表达形式为8阶45项;可以分成低阶和高阶;其中0到2阶为低阶;3阶以上是高阶..0阶Ｚ00表示各方向匀称、平整的波阵面;即无像差；1阶Z1-1和Ｚ11分别表示垂直和水平的倾斜Tilt；2阶表示离焦Focusshift或散光Astigmatism;Ｚ2-2和Ｚ22分别表示45°/135°和90°/180°方向散光;Ｚ20表示离焦；3阶函数中;Ｚ3-3和Ｚ33表示三叶草形像差;Ｚ3-1和Ｚ31分别表示垂直和水平位彗差Coma；4阶为球差SphericalAberration和其他复杂像差;Ｚ40表示球差;Ｚ4-4和Ｚ44表示四叶草形像差;Ｚ4-2和Ｚ42表示45°/135°和90°/180°方向二次散光性像差；5至8阶是其他一些不规则像差;如5阶中Ｚ5-1和Ｚ51分别表示垂直和水平位二次彗差等;只有在瞳孔非常大时才显露出来..其中影响人眼视觉质量较大的主要像差有下列几种：Ｚ20离焦;包括正性和负性离焦;对应于传统球性屈光不正的近视和远视；Ｚ2-2和Ｚ22即45°/135°和90°/180°方向上的散光;Ｚ3-1和Ｚ31即彗差;Ｚ40球差..Zernike函数可以表示为以n行数阶;m列数的金字塔形数字数组;称Zernike树;如图6-10所示..为了能表达得更加直观;可以在以类似于角膜和瞳孔的圆形为基础;将Zernike函数重建成眼的波阵面像差图;形象地描述各种像差的形态;见图6-11..低阶像差与传统的几何像差相对应;可用框架眼镜、隐形眼镜或传统的屈光手术矫正；高阶像差包括一些非经典的像差;需要进行像差引导的个性化切削才能矫正..对于人眼;6阶以上的高阶像差对视觉影响很小;可以忽略不计..临床上进行像差引导的个性化切削时考虑最多的是第3、4和5阶像差..2均方根meansumofthesquare;RMS均方根是检测光学系统质量的一种方法;它是通过计算检测面上的各点相对于参考面的高度而得出的标准偏差;表示检测面与参考面的偏离程度;是Zernike函数的系数平方和的方根;可将不规则散光和球性屈光不正量化..进行波阵面像差分析时;参考面一个无像差的球面波..RMS值通常为0～1;若RMS值较小;表示高阶像差所占比例少;接近球-柱镜参数..3光程差OpticalPathDifference;OPD可表示OPD=理想波阵面-实际波阵面..OPD为正值;表示这部分光速较慢;在Zernike函数中表现为峰；OPD为负值;表示这部分光速较快;在Zernike函数中表现为谷..二、影响因素影响像差的因素很多;如瞳孔直径、调节、年龄、泪膜厚度、观察距离和眼球的转动等均可在很大程度上影响结果;与角膜、晶状体和玻璃体有关的解剖和功能上的改变及视网膜的形态也可影响结果..另外;还可能受其他尚不清楚的因素的影响..1瞳孔直径相对较小时小于或等于2ｍｍ时;限制人眼视觉质量的因素主要是衍射;当瞳孔直径较大时;大量的轴外光线进入眼中;这时像差成为限制人眼视觉质量的主要因素..人眼的视觉像差与瞳孔大小密切相关;随着瞳孔的增大而增加..环境光亮度的改变;会引起瞳孔大小的改变;从而使视觉质量发生变化..在晚上;瞳孔散大时;会出现眩光、光晕、双影和鬼影等现象;导致视觉质量下降..由于药物作用而使瞳孔散大也可使像差发生变化;见图6-12..图6-12瞳孔直径与像差的关系2调节人眼作为一个光学系统;为了能看清近距离目标;需要动用调节机制来改变屈光力..在调节过程中;晶体因睫状肌收缩而快速增厚;表面曲率发生变化;晶体和角膜之间相对位置改变;轴位也发生变化;这使得人眼像差发生改变..随着调节的增强;晶状体的位置前移;球差减少从正值向零改变;彗差也发生显着的变化..随着调节幅度的改变;像差也发生了变化;看远和看近时的像差表现是不同..因此;像差测量时需评估注视条件所引起的调节..3随着年龄的增大;晶状体密度不断增加;晶状体内各成份折射率梯度发生变化;而且角膜曲率半径随年龄增长而减小;即角膜更加接近球形;因此像差明显地增加;特别是球差..4泪膜的破坏可导致的角膜表面不规则性改变;使像差明显增加..干眼症患者泪膜不稳定;可出现角膜表面呈不规则性改变;角膜表面规则性指数SRI及表面不对称指数SAI明显升高..三、临床应用1屈光手术中的应用现有的屈光手术;包括早年的放射状角膜切开术PK和现行的准分子激光角膜屈光手术PRK;LASIK;LASEK和Epi-LASIK虽然矫正了屈光力;改善了中央视力;但也带来了对比敏感度下降、眩光和光晕等一系列问题..临床研究表明手术改变了角膜的像差;使其术后的像差变大;并且随着瞳孔的增大而增大;切削越深像差变化越明显..因此;近年来许多眼科专家致力于改善屈光手术治疗方法;发展像差引导的个性化切削;即根据每位患者不同的眼球屈光资料;设计出最佳切削方案;术中将从眼球像差仪获得的像差数据输入准分子激光机治疗系统引导激光进行切削;消除或减少那些可能导致视力不佳的高阶像差;重塑一个全新的角膜形态;从而显着提高术后裸眼视力和视觉敏感度;改善夜间视力;降低眩光和光晕的发生率;达到提高视觉质量的最终目的..2角膜接触镜中的应用1软性接触镜：现在多数人认为人眼的平均球差是正性的;因此;从理论上讲;消除了球面像差的镜片会提高人眼整体的成像质量..但人眼是一种处于不断变化的动态的屈光系统;像差也会随着眼的调节及年龄的增大等因素而变化..因此;消除了球面像差的软性接触镜只在特定条件下对特定个体有良好作用..为克服以上不足;现已研制出一种可以个体化矫正不同个体像差的接触镜..这种镜片的前表面是根据不同个体的实际像差切削的非球面非对称表面;后表面仍为球面;可按照预定产生与个体眼睛相匹配的离焦、散光、球差等;以达到矫正眼睛总体像差的目的..2硬性角膜接触镜RGP：RGP可以在一定程度上纠正眼睛的像差;这种改进不仅限于散光;一些不规则的高阶像差也有明显的降低..由于它的前表面是一接近完美的规则表面;并由泪液填充所有角膜的不规则表面;由于泪膜的屈光指数接近角膜屈光指数;大大减少了角膜散光和像差的影响..但常规RGP矫正像差存在局限;因为它只能矫正角膜前表面像差;且其矫正像差量还受眼内散光和角膜散光的影响..应用像差分析仪可以从多方面多角度评估RGP镜片的配戴质量;提供更加个体化的配戴建议;并且可以通过非球面的镜片设计;在一定程度上降低总体像差而起到增进视觉质量的效果..3在白内障诊断中的应用对白内障患者传统上也只是用视力来衡量视觉质量的;但临床上经常会遇到病人视力与其晶体混浊度不相一致的现象..可通过像差仪的检查发现轻度白内障患者的角膜像差与正常人群的角膜像差基本相同;而总像差则明显高于正常人;这可能是因为混浊的晶体引起光线的散射和吸收从而导致晶体局部屈光改变所致..可见在早期白内障患者中;像差引起视觉质量的下降不亚于晶体密度增高对视觉质量的影响..4在人工晶状体IOL中的应用随着现代超声乳化技术的发展及人工晶状体材料和设计的改进;白内障患者术后视力已大为提高;但仍有部分患者不能达到满意的效果;还有些患者客观视力检测好;而主观感觉却视物模糊..这些以前一直难以解释的现象;随着像差仪的出现都迎刃而解了..正常生理情况下;人眼角膜具有正性的球差;而晶体有负性球差;这在一定程度上起到互相弥补的作用..而一般人工晶状体的球面设计;以及其在眼睛调节时发生的前后移位元和偏轴;使植入后术眼的像差明显增大;尤其是球差..现在已应用非球面或消像差的人工晶状体来消除这一现象;进一步改善了成像质量;使植入后术眼的像差比植入以往晶状体的要低;视觉质量明显改善..四、注意事项波阵面像差波前像差用于检测眼光学系统的细微改变;任何外界因素的轻微干扰;都会极大地影响结果的准确性;可谓“失之毫厘;谬以千里”..因此;在进行像差仪检测时;必须注意以下几点：1被检查者头位、眼位要正确..2双眼睁大;充分暴露角膜;但避免压迫角膜..3嘱患者每次测量前眨眼;以保持测量瞬间角膜表面湿润;避免因角膜干燥而影响检测结果..4角膜接触镜配戴者应摘镜至少2周后检查;使检查结果比较可靠..5检查室内降低照明;以减少进入仪器的杂散光;降低注视目标的亮度;从而减少进入眼球的反射光..6根据所获取的图像;判断测量结果的准确性;可基于下列条件作判断：患者有无眨眼或有无睫毛影响被检眼睁开是否足够大是否由于眼泪过多边缘出现混乱变形眼睛是否有移动检测范围是否足够等..图像稍有不满意;将明显影响结果;必须重新检测..7每次移动或者在新地方安置像差分析仪后;必需使用测试工具对仪器进行检测和校正;以避免可能出现的仪器误差..8定期对仪器进行校准;必须由专门技术人员进行每年一次的定期清洁维护..。
01-WaveScan基础
莫纳克亚山的Keck天文台
用Fourier分析来矫正大气层产生的像差
海盘车 4 号Vesta （女灶神）
Magnified Star
银河 Pueo star field
Fourier 分析
Hartmann Shack 波前像差数据
得到的 波前像差形状
Fourier 分析
利用了所有透 镜组的数据
病人绘制的光晕和 模糊形状
点扩展函数得到的 图像
LASIK术后 20/20的裸眼视力伴随的重像
个性化LASIK 手术后PSF的改变术ຫໍສະໝຸດ 术后40 arc-min
40 arc-min
•术后，光线进入眼睛后更紧密的聚焦在视网膜上
VRR技术
• VSS 治疗是很杰出的激光击发方式，但速度 稍慢。 • 我们要加快击发速度 „但要如何不因此造成角膜表面过热? • 答案就是 : Variable Rep-Rate
2003年3月FDA 数据 – UCVA 12 个月 98% 病人达到 20 / 20 或更好 70%病人达到 20 / 15或更好 23%病人达到 20 / 12.5或更好
B&L Zyoptix™ vs. VISX CustomVue™
FDA 结果- 裸眼视力 B&L 没有报告 70.3% 91.5% VISX 27% 74% 94% (98% @ 1 yr)
波前像差技术基础
波前像差技术起源
波前像差技术从天体物理学发 展而来，它首先用于矫正高倍 天文望远镜在观察太空中遥远 天体时产生的空间扭曲。 现在这项技术被用于激光视力 矫正手术。
眼科波前像差分析的发展
视网膜镜检查
自动验光
视力测量系统的发展
波像差课件
人工智能技术
利用人工智能算法对波像差数据进行深度学习和分析，提高矫正 准确性和效率。
光学设计优化
研究新型的光学设计，以减少光学元件的像差，提高光学系统的成 像质量。
智能感知技术
结合传感器和机器视觉技术，实时监测和调整光学系统的状态，确 保矫正效果。
个性化矫正方案的发展
定制化镜片
根据个人的视觉特点和波像差数 据，定制个性化的矫正镜片，满 足不同人群的需求。
量，因此需要采取措施减小波像差的影响。
02
波像差检测与评估
Chapter
检测方法
01
02
03
光学检测
利用光学原理，通过测量 光线经过眼球后的散射和 折射来检测波像差。
视觉感知检测
通过观察特定图案或图像 ，评估人眼对图像清晰度 的感知，从而间接了解波 像差。
仪器检测
使用专业仪器进行定量测 量，如自动验光仪、角膜 地形图仪等。
视觉需求满足度
评估矫正后患者的视觉需求是否 得到满足。
矫正效果稳定性评估
随访观察
定期随访患者，观察矫正效果的稳定性。
波前像差变化
监测矫正后波前像差的变化情况，评估矫正效果 的稳定性。
视觉质量波动
评估患者矫正后视觉质量的波动情况，判断矫正 效果的稳定性。
05
波像差矫正的未来发展
Chapter
新技术的研究与应用
04
波像差矫正效果评估
Chapter
视觉质量改善评估
对比度敏感度
评估矫正后患者对比度感 知能力的提高程度。
视力改善
检查矫正后患者的视力是 否得到提高。
视物清晰度
评估患者矫正后视物清晰 度的改善情况。
普瑞眼科波前像差基础知识科普课件-文档资料
传统概念－－屈光不正
离焦（近视/远视）、散光
矫正：柱镜、球镜 没有仪器测量“高阶”像差，即使测出，也没办法矫正
即使不矫正高阶像差，也不影响视觉质量(<10%)
情况已经改变……
屈光手术的开展，带来一些新的视觉问题
测量高阶像差的仪器已经出现 高阶像差已经可以矫正
C. of Austin Roorda
不规则波前
理想波前
像差
理想波前
像差的类型
色像差：多色光(或称复色光,即由不同波长的光构成
的混合光)成像时,由于介质折射率随着光的不同波长 而变所引起的像差,简称色差。
单色像差：单色光成像时的像差。进一步可分为球差
、慧差等。
引起像差的原因
人眼并不是一个理想的光学系统：
瞳孔大小与RMS的关系
像差的表示方法－点离散函数（PSF）
P o in t S p re a d F u n c tio n v s . P u p il S iz e T y p ic a l E y e
1 mm 2 mm 3 mm 4 mm
5 mm
6 mm
7 mm
C . o f A u s tin R o o r d a
1) Zernike-RMS 2) WF-RMS 1) Zernike-RMS = 1/n * (ai)2 where ai = Zernike-coefficients .
WF
WF2
WF
2) WF-RMS : per definition the average height of WF over full size is zero. WF-RMS: Square the WF-function. The average height of WF 2 over full size is the WF-RMS.
波前像差原理及应用
波像差——实际波面对理想波面的偏离
波前像差描述眼视觉质量的优点
• 波前像差能提供眼视觉缺陷的局部信息
• 从波前像差可以推导出点扩散函数和调制传递函数， 但是这个过程不可逆
• 个体像差(包括经典像差)也可由波前像差导出
波前像差的测量意义
对人眼的光学质量予以正确判断 为治疗服务（屈光手术、白内障手术） 为光学矫正提供准确信息
Zernike多项式
Zernike多项式可表示成以n为行数，m为列数的金字塔
Zernike coeffients
Zn m –7 -6 –5 –4 –3 –2 –1 0 1 2 3 4 5 6 7
0
C0
1
C1 C2
2
C3 C4 C5
3
C6 C7 C8 C9
4
C10 C11 C12 C13 C14
5
C15 C16 C17 C18 C19 C20
6
C21 C22 C23 C24 C25 C26 C27
1 mm
2 mm
3 mm
4 mm
5 mm
6 mm
7 mm
C. of Austin Roorda
什么是波前?
平行光线
理想波前 变形的波前（近视）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
清晰成像 模糊成像
什么是波前?
平行光线
波前像差原理及应用
单色像差
单色像差分球差、彗差、像散、像场弯曲和畸变等5种
球差和彗差发生于对轴上和靠近轴的点用粗光束成像的
光学系统中，称轴上像差
像散、像场弯曲和畸变发生在对离系统光轴较远的物体 成像的光学系统中，称轴外像差。
球差及色差
轴上物点成像产生球差及色差，还伴有圆孔衍射的情形 ， 当透镜孔径较大时，由光轴上一物点发出的光束经球面 折射后不再交于一点，这种现象叫做球面像差，简称球 差。
角膜和晶状体以及玻璃体的内含物质不均匀，以致折射
率有局部偏差。
描述眼光学成像质量的四种方法
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0
Ideal Eye
Real Eye
20 40 60 80 100
波前像差
点扩散函数
(PSF)
调制传递函数
(MTF)
视网膜成像
描述眼光学成像质量的方法
对比度：MTF(调制传递函数), OTF （光学传递函数）
0.00
总体 像差
高阶 像差
彗差
球差
使用和不使用波前像差理论引导手术后与手术前 的像差值比数
手 术 后 前 波 前 像 差 均 方 根 之 比
5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00
总体 像差 高阶 像差
彗差
波前像差理论引导手术的挑战
a. 术后角膜的生物化学变化。
b. 技术的精确性：激光束的光斑大小、形状、频率以及控制 等等 c. 患者从手术中获益程度的大小。还有很多需要考虑的因素 包括年龄、眼睛调节力、色像差以及large field size等等.
Zernike Modes
2nd
波前高阶像差检查仪的原理
波前高阶像差检查仪的原理波前高阶像差检查仪（wavefront aberrometer），原本应用于太空科技，利用光波回弹的数据来计算银河系星球的光年、形状、大小。
而后为了更深入了解眼球内部结构对屈光度数的整体影响，发展运用在眼球视力的检查上，以便在激光治疗时，为角膜量身订做出专有数据，以达到更佳的视力表现。
现今在施行消除近视、远视、散光的度数的激光视力矫正手术后，患者的视力大多仅能达到术前配镜最好的视力，少有超越原来的配镜视力；而小光斑飞点扫瞄激光搭配波前(Wavefront) 理论，便是以量身订做的概念，为LASIK手术规划了一片美好的远景，让完美视力变得可能何谓虚拟镜片（PreVue Lens）？目前新的准分子激光矫正近视系统，让病患在做完波前像差分析后，可依据该数据透过激光系统对两片“虚拟镜片”进行打磨，病患透过打磨完成的虚拟镜片便可预先体验手术后的视力表现，对目前近视激光手术动辄1.2以上的视力表现，多数人可能打从出生到现在都无缘见识过，透过虚拟镜片便可以让您先行体验并对手术更具信心。
波前是由美国太空总署（NASA）所开发出来的技术，用于改善远距离摄影时所面临的像差问题，以取得清晰的天文相片。
近几年来有厂商将波前技术引进眼科，做为检查像差之用，这样的仪器便是“波前像差分析仪”。
波前像差分析仪可以精确显示每个患者的眼球屈光数据，当数据输入激光系统后，便能为患者“量身订作”设计出最佳手术方案。
何谓像差（Aberration）？光线通过不同的介质，会产生不等的折射，到达观测点时便可能焦点不一的模糊现象，这就是像差。
以人眼来说，角膜，水晶体及眼内的房水，玻璃体都会对光线产生折射，如果其中一项或多项有不规则状况，看到的影像便可能模糊不清。
目前眼科界将像差分成低阶及高阶像差两种：低阶像差就是一般所谓的近视、远视及规则散光等屈光不正现象，高阶像差则是不规则的散光。
传统的视力检查项目只能显示出低阶像差，造成一些本身有高阶像差的患者对雷射手术的结果不甚满意（即使视力已达1.0），甚至质疑医师是否手术不当，让这些医师真是含冤莫辩，不过在波前像差分析仪推出后，这种情况便得以改善。
波前像差技术
波前像差技术波前像差技术作为一项天文学技术，唯一通过了美国FDA认证，是由美国太空总署(NASA)开发出来的，它能数十倍地提高哈勃望远镜的分辨率，最初是为了减少在观察太空物体时产生的扭曲而逐步发展起来的，美国威视VISX公司巧妙地将此技术开发为医疗用途，运用波前技术功可尽弃在对个体视觉系统的缺陷，进行检测时，比传统的用眼镜和隐形眼镜的方法要精确25倍以上，在矫治近视的切削术过程中，医生就是利用波前提供的信息来进行个性化的治疗的。
而且绝大多数航天功臣都选择了波前相差引导的激光近视眼手术，不仅轻松摘掉了眼镜而且术后的视觉质量也非常的高，非常适宜于从事高精度工作的人群。
首先让我们知道物体通过光学系统后，其成像不能准确无误地再现物体原形的现象叫做像差。
在我们的屈光系统中不仅存在低阶像差，也就是我们通常所说的近视，远视，老视以及散光。
而且也存在各种各样的高阶像差，如球差，彗差，三叶草，四叶草，色差，不规则散光等。
不同的高阶像差都不同程度地影响我们的视觉质量。
波前相差技术的应用代表着激光近视眼手术进入了个性化时代，近视手术能够精准的根据每个人不同的检查结果制定针对性的手术治疗方案，更大的提高了近视眼手术的术后视觉效果。
运用波前像差的三方面优势：一、波前相差引导手术是可以矫正已有的像差;二、波前相差引导手术是可以避免传统LASIK手术可能造成的新像差;三、波前相差引导手术通过前两点，可有效提高视觉质量，避免像差造成的术后视力下降。
光学镜片和常规的LASIK手术只能矫正近视、远视和散光这些所谓的低阶像差，而不能矫正高阶像差。
常规的LASIK术后常出现视觉质量问题，如对比度下降、眩光、重影等现象，如果进行波前相差引导的LASIK个性化手术的话，不仅可以有效地矫治屈光不正使患者恢复正常的视力，更能针对性地去除妨碍患者视力恢复和影响视觉质量的各种高阶像差，从而使术后的视力更清晰，视觉质量更好。
波前像差技术检查波前相差技术已经广泛应用于眼科的领域，为患者视力的检查和引导激光手术顺利进行提供了可靠的保障。
光学系统波像差
光学系统波像差
波像差是指光学系统中光的波前发生畸变的现象。
在理想的光学系统中，光波的波前应该是一个平面，这样可以确保光线在系统中均匀传播，形成清晰的图像。
然而，在现实情况下，光学系统的元件（如透镜、反射镜等）的形状、材质等因素会导致光波的波前发生畸变。
波像差会影响光学系统的成像质量和分辨率。
波像差可以分为以下几类：
1. 球差：由于透镜或反射镜的形状为球面，光线在通过这些元件时会产生球差。
球差会导致成像模糊，特别是在光圈较大的情况下。
2. 彗差：彗差是由于透镜或反射镜的形状不对称导致的。
彗差会影响成像的对比度，特别是在图像的边缘区域。
3. 像散：像散是由于透镜或反射镜的材料的色散特性导致的。
像散会导致不同颜色的光线在成像平面上聚焦在不同位置，从而产生色斑。
4. 畸变：畸变是由于透镜或反射镜的形状或位置导致的。
畸变会影响成像的几何形状，使成像产生形变。
5. 场曲：场曲是由于透镜或反射镜的形状或位置不均匀导致的。
场曲会导致成像在不同位置处的焦距不同，从而影响成像的清晰度。
波像差的分析和矫正是光学系统设计和制造的关键问题。
通过采用高质量的光学元件、优化光学系统的结构以及使用波前校正技术，可以有效地降低波像差，提高光学系统的成像质量和分辨率。
波前像差
波前像差波前像差即是由实际波前和理想的无偏差状态的波前之间的偏差来定义。
1定义光线是一个行进的电磁波，波前是光波的连续性的同相表面，因此，波前是一个面而不是一条线。
在没有像差时，进入人眼的波前可以很好的在视网膜上会聚成一个焦点，波前像差即是由实际波前和理想的无偏差状态的波前之间的偏差来定义。
人眼存在的像差有低阶像差和高阶像差。
低阶像差包括近视、远视、散光；高阶像差包括球差、彗差、不规则散光等。
2分类1．传统光学（1）单色像差：由单色光成像时产生的像差，包括球差、彗差、像散、像场弯曲与畸变。
其中球差和彗差发生于对轴上和靠近轴的点状粗光束成像的光学系统中，称轴上像差；像散、像场弯曲和畸变发生于远离光轴的物体成像的光学系统中，称轴外像差。
（2）色像差：多色光（即由不同波长的光构成复合光）成像时，由于介质折射率随光的不同波长而改变所引起的像差。
2．现代概念近年来，随着技术的发展，不仅可以测量一些经典的像差，如球差、彗差等，还可以再现一些非常规的更高阶像差。
（1）低阶像差（10w order aberration）：指第1、2阶像差。
概括地说，是指离焦、散光等传统屈光问题。
第1阶像差是指x、Y轴的倾斜。
第2阶像差包括离焦和0°与45°方向的散光三方面内容。
（2）高阶像差（high order aberration）：第3阶及其以上像差。
指不规则散光等屈光系统存在的其他光学缺陷。
高阶像差的每一阶各包括许多项，每一项代表不同的内容。
例如：高阶像差第三阶包括彗差、三叶草样散光等4项内容。
第4阶不仅包括球差，还涉及更多项不规则散光等内容。
越高阶，像差内容越复杂。
一些研究显示，不同像差内容对人眼视觉功能影响不相同，但有些项的真正光学含义与视觉功能之问的关系尚需进一步研究探讨。
3测量法自1961年Smirnov等首次应用主觉检测技术测量出人眼像差以来，特别是在过去的十年测量技术有较大的突破后，出现了许多种类的像差测量仪。
波前像差简介
常识综述从人类视网膜感光细胞的密度推算出人眼的极限视力可达3.0甚至更高，但由于人类进化过程中对远视力的需要逐渐下降，以及角膜和晶状体等器官的光学性能退化等原因，导致出现各种像差，因此人眼的理想视力只有1.5或更差，并且这些像差不能被现有的眼镜和隐形眼镜矫正。
波阵面像差（波前像差）原本是一项天文学技术，其发展由来已久，主要用来纠正天文望远镜等的像差，以便能更清晰地观测到更远距离的天体。
像差理论做为研究非理想光学系统的基础早已广泛地应用于制造光学精密仪器，当波前像差技术应用于眼科后，才与我们的生活变得更加关系密切。
目前波前像差仪有很多种，可分为客观法和主观法两类。
客观法根据其设计原理，又可分为：出射型像差仪、视网膜像型像差仪和入射可调式屈光计三种类型；主观法即心理物理学检查方法。
客观法的优点是快速、可重复性及可靠性好，但需使用较亮的照明光线，大部分还需要散瞳；主观法无需散瞳，可在眼睛存在调节的状态下检查眼的像差，但需对患者进行训练，检查较慢，可重复性较客观法差。
无论是主观法还是客观法像差仪，其基本原理是一样的，即选择性地监测通过瞳孔的部分光线，将其与无像差的理想光线进行比较，通过数学函数将像差以量化形式表达出来。
下面根据其设计原理来逐一介绍。
一、客观式像差仪1基于Schack-Hartmann眼球，穿过一透镜组，聚焦在一个CCD图像。
WASCA像差分析仪（Zeiss公司），Zywave2图即，像差分析仪（Wavelight公司）和视网膜光线追踪仪（Tracy公司）等。
3瞳孔的快速裂隙扫描而实现，眼底反光被CCD捕捉从而得到眼的波阵面像差。
基于此原理的像差仪包括Emory 视觉矫正系统和OPD扫描系统（Nidek公司）等。
图6-3基于Smirnov-Scheiner原理的像差测量示意图二、主观式像差仪根据光路追踪原理设计，利用空间分辨折射仪以心理物理方法测量人眼像差。
假设眼处于衍射的极限时，聚焦在无穷远，因而无穷远的点光源通过瞳孔不同区域进入眼内，将会聚焦在视网膜上的一点。